BRPI0708053A2

BRPI0708053A2 - Método de mistura e dispositivo misturador para misturar gás dentro de uma lama em um reator fechado

Info

Publication number: BRPI0708053A2
Application number: BRPI0708053-0A
Authority: BR
Inventors: Stig-Erik Hultholm; Launo Leo Lilja; Nyman Bror
Original assignee: Outotec Oyj
Priority date: 2006-02-17
Filing date: 2007-02-14
Publication date: 2011-05-17
Also published as: AU2007216423A1; ES2391388T3; FI123662B; CA2640327A1; PL1984104T3; US20100229687A1; EA012403B1; FI20060151A0; KR20080094698A; JP2009526641A; AU2007216423B2; CN101384347A; PE20071126A1; WO2007093668A1; CA2640327C; KR101309356B1; EP1984104A4; EA200801545A1; EP1984104B1; NO20083817L

Abstract

MéTODO DE MISTURA E DISPOSITIVO MISTURADOR PARA MISTURAR GáS DENTRO DE UMA LAMA EM UM REATOR FECHADO. A presente invenção se refere a um dispositivo misturador, o qual inclui um reator fechado (20), dois misturadores em diferentes alturas (28, 29), dispostos sobre o mesmo eixo (27), um tubo de alimentação de gás (30) abaixo do misturador inferior e chicanas. As pás de hélice dos misturadores são, na maioria das vezes, de formato retangular, e se apresentam em um número mínimo de seis. O ângulo de inclinação das pás de hélice do misturador inferior é em torno de 50-70<0> e do misturador superior em torno de 25-35<0>. O número de chicanas (23) é, pelo menos, de seis e sua extensão é em torno de 20% do diâmetro do reator. A invenção também concerne um método correspondente.

Description

"Método de mistura e dispositivo misturador para misturarGás dentro de uma lama em um reator fechado"

A presente invenção se refere a um dispositivomisturador e a um método para misturar gás dentro de umalama em um reator de mistura fechado, o qual usa gás comoum produto químico de processo, com alta eficiência e noqual o teor de sólidos na solução é alto. 0 dispositivomisturador de acordo com a invenção compreende um reatorfechado, pelo menos dois misturadores de diferentesalturas, os quais se encontram sobre o mesmo eixo, um tubode alimentação de gás por baixo do misturador inferior echicanas localizadas na área da parede. As hélices domisturador são na maioria das vezes de formato retangular ese constituem em um número mínimo de seis. No método deacordo com a invenção, o gás alimentado na seção da base doreator é disperso em uma lama, formada de um líquido e desólidos, por meio do misturador inferior, de modo que ofluxo de lama seja descarregado sobre a parede do espaçoreacional, uma parte do dito fluxo sendo retornada sob omisturador e uma parte sendo elevada dentro do espaço entreas chicanas e a parede do reator na seção superior doespaço reacional. 0 fluxo de lama na seção superior doreator é desviado com a ajuda do misturador superior, paradirigir o mesmo ao centro do espaço reacional, causando,simultaneamente, fluxos horizontais e verticais quetransportam as bolhas de gás formadas. 0 fluxo de lama étambém desviado por meio do misturador superior paradescarga descendente, na forma de um fluxo uniforme, nadireção do misturador inferior.

Convencionalmente, um reator vertical fechadoconsiste de uma seção cilíndrica vertical, uma base inclusae uma seção de tampa. A seção de tampa apresenta umaabertura na mesma, a qual, geralmente, é ligeiramente maiorque o diâmetro do misturador. 0 grande vórtice de gás que éprovocado pela mistura no reator é impedido,principalmente, por meio de quatro chicanas padronizadas.

Em um caso padrão, a largura das chicanas é de 0,05-0,10vezes o diâmetro do reator, e o afastamento entre aschicanas e a parede é de 0,017 vezes o diâmetro do reator.Um misturador de quatro hélices comum é fixado naextremidade inferior do eixo, onde o ângulo da hélice podeser ajustado separadamente, geralmente, sendo de 45s. Noscasos em que é desejada a sucção de superfície, omisturador pode ser elevado para mais próximo da superfícieda solução. Nesse caso, as formações cônicas de gás feitaspelo misturador, os chamados vórtices, são dispersos dentrode bolhas pelo misturador e empurrados, de algum modo,descendentemente, não diretamente para a base, pelo fato deque o fluxo obtido pelo misturador na direção do eixo não épotente o suficiente para que a suspensão de sólidos nabase ocorra adequadamente.

No caso do volume efetivo do reator ser de talmonta que a profundidade do líquido a ser misturado sejapraticamente a mesma que o diâmetro do reator, em casosnormais, um elemento misturador na extremidade da base doeixo é suficiente. A direção e intensidade do efeito daforça do elemento misturador depende do seu tipo (formato).Os processos, normalmente, precisam da mistura, a qualforma forte turbulência e suficiente circulação. Se ovolume efetivo for tão grande que a profundidade da soluçãofor de I1A - 2 vezes ou mais o diâmetro do reator,normalmente, diversos elementos misturadores sãonecessários, uns por cima dos outros, a uma adequadadistância entre si. Nesse caso, os tipos (formatos) demisturador sobre o mesmo eixo podem diferir entre si.

A alimentação do gás, normalmente, ocorre atravésda alimentação de oxigênio (oxidação) ou de hidrogênio(redução) dentro da zona de impacto do elemento misturadorde dispersão com suficiente força. Normalmente, em reatoresfechados, é desejável se obter o gás acima da superfície ea circulação da lama de volta para o fluxo da solução. Sefor usado ar, isto não parece adequado, pelo fato de que aquantidade de nitrogênio somente aumenta na circulação, mascom oxigênio puro e hidrogênio, o gás final pode serrecuperado para posterior uso mediante sucção do mesmoacima da superfície.

Para a sucção do gás acima da superfície e adispersão posterior dentro da lama, são usados tubostransversais de auto-sucção conhecidos do estado datécnica, nos quais o espaço gasoso na extremidade inferiordo eixo vazado se ramifica normalmente em um tubo aberto dequatro pontas. A rotação do tubo transversal causa umasubpressão no espaço gasoso, devido ao que, o gás édescarregado e disperso em bolhas no espaço da solução doreator. Deve ser observado que na medida em que atemperatura da solução se eleva, a pressão de vapor seeleva simultaneamente, pelo que o efeito da subpressão éenfraquecido. Esse tipo de estrutura de tubo transversalnão é capaz, entretanto, de dispersar o gás posteriormentedentro da solução, muito menos, de manter a suspensão desólidos espessos em movimento.

É também conhecido um método de sucção de gás dasuperfície, o qual é denominado de princípio de arrastedescendente. A publicação da Patente U.S. No. 4.454.077descreve um aparelho, no qual um elemento misturador tipohelicoidal de duplo cabeçote, é utilizado para bombeamentodescendente de gás através de um tubo central e, alémdisso, o aparelho inclui chicanas superior e inferior. Apublicação de Patente U.S. No. 4.328.175 descreve o mesmotipo de dispositivo, porém, a extremidade superior do tubocentral é de formato cônico.

Assim, é sabido que o gás circula para omisturador por meio do aumento do vórtice central de forçacriado pelo eixo do misturador. Esse forte e normalmentevolumoso vórtice de gás transporta o gás superficial nolíquido ou lama a serem misturados, algumas vezes de modobastante efetivo, mas, em um certo volume de gás, ofuncionamento do elemento misturador é enfraquecido namedida em que o misturador gira "em uma grande bolha degás". Assim, na medida em que a força se torna mais fraca,o vórtice enfraquece e a entrada de gás proveniente dasuperfície dentro da solução é reduzida. Entretanto, ovórtice gerado da maneira descrita acima é incontrolado ena medida em que alcança o elemento misturador, o mesmoprovoca violentas flutuações de força, dessa forma,danificando o equipamento, etc. Pior que isso, o misturadorpode não mais conseguir a mistura de sólidos pulverulentosdevido a sua ineficácia, particularmente, com uma altadensidade de suspensão dos sólidos pulverulentos.

0 artigo publicado de autoria de Hsu Y.C., PengR.Y, e Huang C.J., "Onset of gas induction, powerconsumption, gas holdup and mass transfer in a new gas-induced reactor" - Chem. Eng. Sci., 52, 3883 (1997),apresenta um método em que o gás é succionado da superfíciepor meio de um vórtice gerado na base de um grande eixo. Emtal método, foram usados dois misturadores conectados aomesmo eixo e localizados em um tubo de descarga cilíndrico,o que provocou o efeito do vórtice em questão por meio dasubpressão que foi criada. Não havia chicanas no reatorpara evitar um vórtice. O misturador superior causa, assim,um vórtice profundo na base do eixo e o gás é sugado dentrodo líquido, a partir de uma parte inferior do vórtice.

Provavelmente, a sucção do gás dentro do misturador ocorreem jatos e coloca um esforço no elemento misturador. 0misturador inferior recebe o gás sugado e o gás alimentadoe dispersa os mesmos dentro do líquido. A corrente de gás-líquido proveniente da parte inferior do tubo de sucção édescarregada na direção da seção inferior do reator,desviando-se ao longo dos lados na direção ascendente dasuperfície. O gás é descarregado acima da superfície. Oinconveniente do método é o fato do gás não mais circularno liquido, descendentemente a partir da parte superior,isto é, não existe um verdadeiro gás de circulação, aoinvés disso, o gás é descarregado diretamente acima dasuperfície, onde o gás é liberado do líquido devido aoefeito centrífugo. A descarga do gás ainda intensifica ogrande e forte vórtice da seção superior e o gás entraatravés do vórtice de modo espasmódico, dessa forma,causando danos ao misturador (cavitação, etc.).

Um método é conhecido da Patente U.S. No.5.549.854, para sucção do gás acima de uma superfícielíquida, por meio de ajustáveis especiais chicanas, usandoum elemento misturador rotativo como fonte de energia.Vórtices de sucção controlada podem ser conseguidos comesse método, que, não necessariamente, transporta o gás,como faz o elemento misturador em si. Na descrição daPatente não existe nenhum questionamento sobre a captura debolhas de gás que se movimentam para cima na corrente deretorno, de modo que as mesmas são impedidas de se elevaremacima da superfície da lama.

É também conhecido um método, conforme descritono documento de patente EP No. 1.3 09.394, de sugar gás decima da superfície de uma solução em um reator fechado, comdois especiais misturadores sobre o mesmo eixo. Nessemétodo, o gás é disperso e espalhado descendentementeatravés do misturador superior e simultaneamente na direçãoda borda do reator. Não existe nenhuma tentativa de evitarque o gás que se eleva a partir da borda do reator deixe oespaço de lama sozinho, para sugar a mesma de volta dentrodo misturador inferior.

Para obter uma suficiente quantidade de gásdentro de uma suspensão de sólidos e solução em reatoresfechados de oxidação e redução, particularmente, quando oteor de sólidos é alto, isto é, em torno de 30%,normalmente se requer que o gás seja direcionado dentro doespaço da solução na parte inferior do reator,principalmente, sob o elemento misturador. Normalmente,esse gás é alimentado descendentemente através dasuperfície da solução por meio de vim tubo, o qual é apartir de sua parte inferior direcionado na direção do eixocentral do reator e girado sob o misturador. Isso garanteque o gás é transportado para a seção inferior do reator edisperso pelo misturador.

Se o processo exigir uma grande quantidade deenergia (kW/m3) , existe razão de se usar um misturador queexija/proporcione uma grande quantidade de energia. Éconhecido como aumentar a energia provida por um misturadormediante aumento da velocidade de rotação, mas, deve serobservado que, ao mesmo tempo, a velocidade da ponta domisturador aumenta e quando aumenta de forma significativa(> 6m/s) o misturador começa a se desgastar acentuadamente.

A invenção aqui apresentada se refere a umdispositivo misturador e a um método para mistura de gás emum reator de mistura fechado, o qual utiliza gás como umproduto químico de processo, com uma alta eficiência e emque a concentração de sólidos pulverulentos na solução éalta, isto é, pode ser numa faixa superior a 40%. Afinalidade da invenção é apresentar um dispositivomisturador e um método, pelo que as desvantagens dosdispositivos apresentados acima possam ser evitadas.

Mediante o método e dispositivo de acordo com a presenteinvenção, é possível se misturar um gás efetivamente em umalama, formada de um líquido e de sólidos e circular bolhasde gás contendo gás não reagido com a lama, de modo que amaioria das bolhas de gás circule com o fluxo de lama,possibilitando as reações entre o gás e a lama. Apenas umpequeno número de bolhas de gás é descarregado por cima dasuperfície da lama e, ainda assim, essa quantidade pode sertrazida de volta para dentro da circulação da lama nadesejada quantidade por meio de vórtices verticais formadosna parte superior da lama.

O dispositivo misturador de acordo com a invençãoé idealizado para misturar gás dentro de uma lama, formadade um líquido e de sólidos. O dispositivo misturadorcompreende um reator fechado, com uma efetiva profundidadede lama, a qual é I1A - 2 vezes o diâmetro do reator, doismisturadores localizados em diferentes profundidades,dispostos sobre o mesmo eixo, chicanas dirigidas paradentro da zona de parede do reator e um tubo de alimentaçãode gás. O reator, tipicamente, é um reator verticalcilíndrico, o qual é dotado de uma base e uma tampa. 0misturador superior é dotado de, pelo menos, seis,preferivelmente, oito pás de hélice, as quais são dirigidaspara o lado e inclinadas com relação à horizontal. 0 ângulode inclinação é pequeno, em torno de 25-35 graus. Aestrutura do misturador inferior é similar a do misturadorsuperior. O ângulo de inclinação das pás de hélice domisturador do misturador inferior se situa em torno de 50-70 graus e a altura do misturador, preferivelmente, é de1,5 vezes a do misturador superior. O número de chicanas éde pelo menos 6, pref erivelmente, de 8. A extensão daschicanas é em torno de 1/5 do diâmetro do reator. O tubo dealimentação de gás está localizado na seção de base doreator, abaixo do misturador inferior.

A invenção também se refere a um método paradispersão de gás alimentado na seção de base de um reatorfechado, dentro de uma lama formada de líquido e desólidos, mediante um controlado e desejável campo de fluxo,o qual, por sua vez, é formado no espaço reacional por meiode chicanas e um elemento misturador localizado no espaçoreacional. A efetiva profundidade de lama do espaçoreacional é de V-h - 2 vezes o diâmetro do espaço reacionale o elemento misturador consiste de dois misturadoreslocalizados sobre o mesmo eixo. O gás é alimentado abaixodo misturador inferior, dentro do fluxo de lama, que édirigido com o dito misturador dentro da seção inferior daparede do espaço reacional e obrigado a se descarregar emduas correntes separadas. Uma corrente é obrigada a sedesviar através da parede na direção do centro da base doespaço reacional e a outra é obrigada a se elevar na zonaformada pela parede do espaço reacional e chicanasascendentes na direção da superfície. Na vizinhança dasuperfície, o fluxo é desviado por meio do misturadorsuperior na direção do centro do espaço reacional, de modoque são formados simultaneamente no fluxo, vórticeshorizontais e verticais que carregam as bolhas de gás. Acorrente da superfície é tão veloz que a superfície érompida e o ar é também misturado diretamente dentro dacorrente em questão. A direção da corrente de lama nametade do espaço reacional é desviada por meio domisturador superior, de modo a circular para baixo como umfluxo uniforme tipo tubular, na direção do misturadorinferior.

Essa disposição possibilita a eliminação dosinconvenientes dos métodos conhecidos e a obtenção deefetivos vórtices horizontais na vizinhança da superfíciede líquido, os quais são dirigidos a partir da borda doespaço reacional na direção do centro e de pequenosvórtices verticais que sugam o gás de dentro do líquido. Osvórtices horizontais e verticais formados na parte superiordo reator são conseguidos, principalmente, com a ajuda domisturador superior. Além dos vórtices de gás em questão,as diminutas bolhas de gás distribuídas uniformementedentro da lama formada de líquido e sólidos sãopressionadas para baixo com o intenso fluxo de lama queenvolve o eixo do misturador inferior.

0 misturador inferior consome consideravelmentemais energia que o misturador superior. Essa energia éusada para dispersar as bolhas de gás sugadas da partesuperior da suspensão de lama dentro de bolhas aindamenores. Desse modo, a superfície de contato entre o gás eo líquido aumenta, de modo que as reações ocorrem muitomais rapidamente e de forma completa do que em relação aosmétodos convencionais. A energia residual no misturadorinferior é usada para a mistura de partículas sólidas comalta densidade de lama e espalhamento das mesmas através doespaço reacional e para mistura do gás alimentado abaixo domisturador inferior dentro da lama. É característica domisturador do dispositivo e do método de mistura que aenergia consumida pelo misturador inferior seja de pelomenos três vezes, preferivelmente, acima de cinco vezes aenergia requerida pelo misturador superior.

As característica essenciais da invenção setornarão evidentes nas reivindicações anexas.

De acordo com uma modalidade preferida dainvenção, o gás não reagido no espaço reacional que seeleva de baixo ao longo da borda do espaço reacional, éimpedido de se colocar acima da superfície do líquido pormeio do misturador superior. Ao invés disso, a direção dofluxo de gás-lama é desviada na parte superior do espaçoreacional, para ser dirigida das bordas na direção docentro e para baixo na parte central. Também faz parte dapresente modalidade que o misturador superior seja modeladode modo a também sugar a pequena quantidade de gás, a qual,todavia, foi liberada da lama acima da superfície delíquido, dentro do fluxo dirigido para baixo.

O dispositivo misturador de acordo com a invençãoinclui um reator na posição vertical, com uma efetivaprofundidade de lama de I1A - 2 vezes o valor daquela dodiâmetro do reator (T). 0 teor de sólidos da lama é,tipicamente, alto, na faixa de 500 g/L. O reator,tipicamente, apresenta uma base curva (conhecida como basede vaso de pressão raso) e uma tampa a prova de gás para seobter um espaço fechado. A base pode também ser reta. Osreatores podem ser usados em ambas as condições atmosféricae pressurizada.

O dispositivo misturador de acordo com ainvenção, tipicamente, inclui um elemento misturador, ondeexistem dois misturadores colocados em diferentes alturassobre o mesmo eixo. 0 diâmetro de ambos os misturadores é omesmo e eles são grandes, isto é, a proporção do diâmetro(D) do misturador para o diâmetro (T) do reator se situaacima de 0,4, mas, no máximo de 0,5. 0 número de pás dehélice do misturador é no mínimo de 6, preferivelmente, de8. As pás de hélice são na maioria de formato retangular einclinadas em relação à horizontal. O ângulo de inclinaçãodas pás de hélice do misturador superior é de 25-352,preferivelmente, de 30a. O ângulo de inclinação das pás dehélice do misturador inferior é maior, na faixa de 50-702,preferivelmente, 62s. A altura do misturador inferior é,preferivelmente, de 1,5 vezes aquela do misturadorsuperior.

A velocidade de rotação dos misturadores éajustada de modo que a velocidade da ponta não se eleveacima de 5 m/s. Se a velocidade da ponta for maior,materiais particularmente duros e angulares, tais como,pirita, quartzo, e cromita desgastam as pás de hélice em umgrau prejudicial. A distância do misturador inferior dabase é, preferivelmente, aproximadamente aquela do diâmetrodo misturador.

Quando a altura efetiva de lama se encontra nafaixa descrita acima, isto é, 1½ - 2 vezes o diâmetro doreator, e a densidade da lama é alta, a resposta emsoluções convencionais, geralmente, é um terceirodispositivo misturador, mas, na solução de acordo com ainvenção, uma mistura eficaz é obtida com doismisturadores. A distância entre os misturadores édependente da altura do reator. Quando a altura efetiva delama se encontra na faixa de 1½ vezes a do diâmetro doreator, a distância entre os misturadores é em torno de 50-60% da altura efetiva da lama. Quando a altura efetiva delama do reator se encontra na faixa de 2 vezes a dodiâmetro do reator, a distância entre os misturadores é emtorno de 60-70% da altura efetiva de lama.

De acordo com uma modalidade preferida dainvenção, o misturador superior é projetado de modo a obterum intenso fluxo orientado para baixo na metade do reator,em que o fluxo se comporta como se existisse um tubo emvolta do mesmo ("arraste descendente"). O diâmetro da seçãotransversal desse fluxo é aproximadamente o mesmo ou maiorque o diâmetro dos misturadores. Numa faixa de velocidadecorreta, devido à luminosidade, as bolhas de gás tentamresistir ao arraste descendente, pelo que terminam com ummovimento oscilante e, desse modo, as bolhas aumentam asreações entre o gás e a lama.

De acordo com uma modalidade preferida, umaimportante função do misturador inferior, além dadispersão, é de obter um campo de fluxo tal que o gás,líquido e partículas sólidas se encontram em movimentocircular na seção inferior do reator, pelo que assubstâncias alimentadas dentro do processo têm tempo dereagir entre si.

0 campo de fluxo formado com a ajuda dosdispositivos misturadores de acordo com a invenção pode serdescrito como segue: o misturador inferior recebe o intensofluxo proveniente do misturador superior e espalha o mesmoobliquamente para baixo na direção da parede da seçãoinferior do reator. Nesse ponto, o fluxo se divide em dois.

Parte do fluxo dirigido para a seção inferior da parede doreator é desviada de menos de 90 graus e gira através daparede na direção do centro da base do reator e abaixo domisturador inferior, onde novo gás reagente é alimentadodentro do fluxo através do tubo de gás para ser disperso. Afinalidade de uma satisfatória e controlada mistura é fazercom que a solução, sólidos e gás reajam entre si. Dessemodo, em uma suspensão bem misturada, os desejadoscomponentes são lixiviados dos sólidos e, ao mesmo tempo,as desejadas partes do gás, tal como, o oxigênio do ar, sedissolvem no líquido.

A segunda parte do fluxo dirigida para a parededo reator é desviada para circular para cima. Issosignifica que o fluxo dirigido para cima primeiro realizaum giro forte e rápido de 90 graus, o qual varre aspartículas de sólidos próximas da parede para cima, nadireção da seção superior do reator. O fluxo ascendenteocorre, tipicamente, no espaço entre a borda interna daschicanas e a parede, o qual é dimensionado como sendo 1/5do diâmetro do reator. Outra forte mudança de direçãoocorre no fluxo de lama próximo da superfície da lama,nesse momento, na direção do centro do reator, na direçãodo misturador superior. Isso significa que a ajuda extradas chicanas permite a formação de vórtices horizontais quecarregam as bolhas de gás, o que impede, de modo acentuado,ao gás não reagido de deixar a lama.

Nos reatores mais conhecidos, o gás na lama emgrandes volumes é somente parcialmente disperso, dessaforma, reduzindo a energia consumida pelo misturador.

A disposição do equipamento de mistura de acordocom a invenção também inclui chicanas largas, das quais,estão presentes pelo menos seis, preferivelmente, oito. Aextensão das chicanas, a partir da parede para o centro, éem torno de 1/5 do diâmetro do reator (T/5), em outraspalavras, a distância da borda interna da chicana da parededo reator é de cerca de 2 0% do diâmetro do reator e alargura da chicana é de 12-15% do diâmetro do reator. Oafastamento vertical restante entre a chicana e a parede étambém maior que o padrão, isto é, 6-8% do diâmetro doreator.

As chicanas podem ser usadas de outras maneirasdiferentes da formação de fluxos desejados. É sabido que umalimento na velocidade de fluxo na vizinhança dos tubos detransferência de calor melhora consideravelmente atransferência de calor. A transferência de calor éparticularmente efetiva quando os tubos de transferência decalor são localizados nas chicanas, isto é, as chicanasatuam como elementos de transferência de calor. Dessamaneira, a chicana é formada de um estojo de tubos usadopara transferência de calor. Normalmente, existe sempre umafastamento entre os tubos em um estojo de tubos de, pelomenos, o tamanho do tubo, pelo que um meio circula em voltade cada tubo, com a intenção de transferir ou recuperarcalor.

Os estojos de tubos com afastamentos entre osmesmos não podem ser usados na solução de acordo com apresente invenção, pelo fato de que os afastamentosenfraquecem a formação do desejado campo de fluxo. Ao invésdisso, uma solução de acordo com a invenção é utilizar oque se denomina de tubos na forma de aleta, em que tubosverticais são conectados entre si por meio de componentestipo placa. Desse modo, é formada uma estrutura que éequivalente a uma chicana normal em relação ao fluxo delama de acordo com a invenção. Assim, as chicanas usadas nodispositivo misturador e método de mistura de acordo com ainvenção operam para formar os desejados fluxos de energiae como meio de transferência de calor.

0 dispositivo de acordo com a invenção é descritoainda com referência aos desenhos anexos, em que:

- a figura 1 apresenta uma seção vertical de um espaçoreacional do estado da técnica com seu campo de fluxo;

- a figura 2 mostra uma seção vertical de uma modalidade dainvenção com seu campo de fluxo;

- a figura 3A mostra uma seção vertical de um dispositivomisturador de um elemento misturador de acordo com ainvenção e a figura 3B o dispositivo misturador, conformevisto de cima;

- a figura 4A apresenta uma seção vertical de um misturadorinferior de um elemento misturador de acordo com a invençãoe a figura 4B o dispositivo misturador, conforme visto decima; e

- a figura 5 mostra uma seção transversal de uma chicana deacordo com a invenção.

A figura 1 mostra que o reator (1) é um reatorfechado, tal como, por exemplo, uma autoclave. 0dispositivo misturador (2) , de acordo com o estado datécnica, consiste de um misturador inferior (3) e ummisturador superior (4), que são suspensos em um eixo (5).

Esse tipo de misturador é descrito, por exemplo,na Patente EP 1.3 09.394. Os misturadores são deaproximadamente o mesmo tamanho da abertura da tampa (6),isto é, uma proporção do diâmetro de misturador/reator(D/T) < 0,4. As numerosas pequenas formações cônicas de gás(8) do misturador superior (4), obtidas sobre a superfícieda solução (7) são dispersas por meio de palhetas internasde formato vertical (9) do misturador superior em bolhasconsideravelmente menores (10). As palhetas externas (11)do misturador superior (4) espalham e impulsionam as bolhasformadas para o misturador inferior (3), mas, devido à"condição pequena" do misturador superior e ao espalhamentocausado pelo misturador, se faz necessário muito maisenergia para prensar as bolhas descendentemente, secomparado com o caso da invenção agora apresentado.

Conforme é mostrado no fluxograma, três zonas (I-III) sãoformadas no campo de fluxo do reator de acordo com o estadoda técnica; uma zona superior (I) de sucção e dispersãosuperficial, na metade, uma zona de colisão de fluxo domisturador (II), a qual é a razão da necessidade deadicional energia para prensar as bolhas descendentemente ea zona mais baixa (III) de dispersão e verdadeira reação.

Esta zona recebe e ainda dispersa as bolhas de gás embolhas extremamente pequenas (12) por meio das palhetas deformato vertical (13) do misturador inferior (3) . As mesmaspalhetas que proporcionam um potente fluxo, espalham essaspequenas bolhas na solução envolvente e, ao mesmo tempo,fazem uma suspensão das partículas sólidas. O gásnecessário nas reações é alimentado na seção superior doreator, o seu espaço gasoso, através de uma conexão de gás(14). As chicanas (15) usadas de acordo com a mencionadapublicação são chicanas de fluxo padrão.

Conforme mostrado na figura 1 e conforme apresente descrição deixa claro, o dispositivo e,particularmente, o misturador superior, foi desenvolvidopara sugar o gás de cima da superfície de líquido. Naprática, foi descoberto que é formada uma zona de colisãoentre a primeira zona e a terceira zona, resultando em quea solução do misturador não é especialmente eficaz, pelomenos, não eficaz, quando da operação em uma alta densidadede lama.

A figura 2 apresenta um diagrama de um espaçoreacional de acordo com a presente invenção e os campos defluxo formados no mesmo. Na solução de acordo com ainvenção, é dada atenção, especificamente, às propriedadesrequeridas na lixiviação, tais como, a efetiva e uniformemistura de sólidos e um meio de evitar que o gás nãoreagido saia da suspensão. Na solução de acordo com ainvenção, é também dada atenção para o modo com que o gás ésugado da camada da zona de borda que se eleva de voltapara a circulação orientada descendentemente, que ocorre emtorno do eixo central. De acordo com a solução, o gás quese elevou acima da superfície do líquido é também sugado aolongo da circulação.

Na figura 2, o reator (20) na posição vertical écheio, em conformidade com a presente invenção, com umamistura de sólidos-solução, isto é, uma lama com a altura(Z) (altura efetiva da lama) , que, preferivelmente, é de V-h- 2 vezes o diâmetro (T) do reator. O teor de sólidos dalama é, tipicamente, alto, em torno de 500 g/L. 0 reatorapresenta uma base curva (21) (conhecida como base de vasode pressão raso) e uma tampa à prova de gás (22), para seobter um espaço fechado. O reator inclui, essencialmente,chicanas largas de fluxo (23), as quais existem, pelomenos, em número de seis, mas, preferivelmente, de oito. Aextensão das chicanas, da parede para o centro, é de cercade 1/5 do diâmetro do reator (T/5), isto é, a distância daborda interna (24) da chicana da parede do reator (25) é decerca de 2 0% do diâmetro do reator. Logicamente, umafastamento vertical permanece entre a chicana e a parede,o qual é também maior que o padrão, isto é, cerca de 6-8%do diâmetro do reator.

A energia requerida para as reações entre olíquido, sólidos e gás é obtida, principalmente, com aajuda do elemento misturador (26), de acordo com ainvenção. O elemento misturador consiste de doismisturadores, fixados um por cima do outro, sobre o mesmoeixo (27), notadamente, um misturador superior (28) e ummisturador inferior (29) Nesse caso, os misturadores sãodo mesmo tipo, isto é, são denominados de modelos dehélice/com espaçamento. O gás de processamento, tal como,oxigênio, nitrogênio ou algum outro gás "puro" é alimentadodentro da seção inferior do reator, abaixo do misturadorinferior (29), através de um tubo de gás (30).

O misturador inferior (29) realiza o trabalhoreal, isto é, consome cerca de 75-85% da energia liberadadentro da lama. 0 misturador forma um campo de fluxo naseção inferior do reator, de modo que o fluxo de lama édescarregado a partir das pontas das pás do misturador, deforma oblíqua e descendente, na direção da parte inferiorda parede do reator (31), de modo que o "ponto de impacto"é, de fato, a parede vertical e, de nenhum modo, a base.Isso significa que o fluxo próximo da parede é dividido emdois. A corrente que é desviada obliquamente para baixo(32) continua, por sua vez, na direção do centro da base doreator e continua, a partir do centro, até a área decobertura do misturador inferior.

A corrente desviada para baixo a partir do pontode impacto na parede do reator forma uma circulaçãotoroidal na área da parede do reator (31) e da base curva.

A circulação de energia (32) que é gerada melhora o contatoentre os sólidos, solução e gás. Desse modo, se obtém aenergia de transmissão para as desejadas reações entre asolução, os sólidos e o gás. Em alguns casos, algum produtoreacional tenta se acumular sobre a superfície daspartículas sólidas e, assim, retardar as reações, mas, foidescoberto que o acúmulo desse tipo de produto reacional émínimo, graças ao potente misturador inferior. Um de talproduto reacional é o enxofre elementar formado nalixiviação do sulfeto, que tenta se acumular sobre as aindanão dissolvidas superfícies de sulfeto, realizando apassivação das mesmas.

A segunda parte (33) do fluxo formado pelomisturador inferior se eleva em uma curva extremamenteescalonada, guiada pelas chicanas (23) na vizinhança daparede (25) que ascende à superfície. 0 propósito domisturador inferior é, assim, formar um campo de fluxo naseção inferior do reator. Além disso, o misturador inferioré modelado de modo a dispersar o gás alimentado sob omisturador e o gás de circulação proveniente de cima empequenas bolhas, a fim de obter a maior superfície decontato possível para as reações. Além disso, o misturadoré modelado de modo a fazer com que as partículas sólidas noespaço reacional se movimentem, mantendo as mesmas emmovimento e ainda garanta que o teor de sólidos sejauniforme em todo o espaço reacional. 0 perfil do misturadorinferior também possibilita uma grande diferença navelocidade ou turbulência entre as partículas e as outrasfases, a fim de promover as reações. Vantajosamente, ogrande ângulo da hélice do misturador inferior geravórtices, que facilitam o progresso das reações químicas.

A energia consumida pelo misturador superior émenor, isto é, cerca de 15-2 5%. O misturador superior émodelado de modo a formar um campo de fluxo na seçãosuperior do reator, de maneira que o fluxo de lama quecontém o gás, que se eleva na direção da superfície navizinhança da parede, faça um giro extremamente agudo antesda superfície, na direção do centro do reator. Issosignifica que as chicanas ajudam a formar fortes vórticeshorizontais (34) no campo de fluxo que circulahorizontalmente, que impulsionam o gás no fluxo em elevaçãocom os mesmos, pelo menos no que concerne à área domisturador superior (28) . A segunda função do misturadorsuperior é de obter tais potentes conjuntos de sucção (35),a maioria acima do misturador, de modo que o gás acima dasuperfície é sugado através dos mesmos e misturado dentrodo mesmo fluxo horizontal e movimentado ainda sobre omisturador superior. A partir daí, o misturador superior(28) prensa a suspensão de gás-lama em questão, na forma deum fluxo com uma seção transversal (3 6) a mais largapossível, descendentemente na direção do misturadorinferior (29).

0 grande tamanho do diâmetro dos misturadores éprecisamente a razão pela qual o princípio descrito acimafunciona, assim, é possível ainda se falar na formação deum invisível tubo de arraste descendente no centro doreator. A formação dos fluxos rápidos descritos acima foitambém provada na prática. A grande área de seçãotransversal do fluxo orientado descendentemente força aárea de seção transversal do fluxo de lama que se eleva naparede do reator ser pequena e, assim, o fluxo de elevaçãoascendente apresenta uma alta velocidade. Tipicamente, avelocidade do fluxo em elevação é na faixa de 0,5-1,5 m/s,preferivelmente, entre 0,8-1,2 m/s. Se o tamanho do reatorfor na faixa de 300-500 m3, isso significa que todo oconteúdo do reator passa através do misturador inferior emintervalos de 15-40 segundos.

Os reatores de mistura são normalmente usados,por exemplo, na lixiviação de minério ou concentrado. Nessecaso, o estágio de lixiviação normalmente inclui diversosreatores e, por exemplo, no dispositivo incluído no escopoda presente invenção, a lama é transferida de um reatorpara outro como um transbordamento, assim, isso não émostrado em detalhes no diagrama.

Uma extensa área de seção transversal do fluxodirigido descendentemente e as bolhas de gás oscilantes nomesmo constituem uma característica do método e dispositivode mistura agora desenvolvidos. Os vórtices horizontais(34) na superfície da camada de lama dirigida das bordas nadireção do centro tomam com os mesmos uma considerávelporção das bolhas de gás para o misturador superior (28), oqual pressiona as bolhas para uma nova circulação nadireção do misturador inferior. Uma pequena quantidade degás é capaz, entretanto, de se descarregar dentro do espaçoreacional do reator, mas, é sugada de volta para dentro dalama através dos vórtices verticais (35) formados pelomisturador superior e superfície rompida pelo fluxosuperficial rápido de volta na direção da zona de sucção domisturador superior. Foi descoberto nos testes que aeficiência do uso do gás é na faixa de 9 0—100%,normalmente, acima de 95%.

A energia de transmissão residual para as reaçõesquímicas provém do gás que se dissolve da circulação debolhas em movimento descendente, cerca de dez vezes mais,em relação à circulação de bolhas em movimento ascendente.O fluxo dirigido descendentemente ocorre precisamente noespaço entre os misturadores, de modo que é vantajoso queos misturadores se encontrem a uma distância entre si,conforme a presente invenção. De modo correspondente, é umacaracterística do presente método que a área de seçãotransversal do fluxo dirigido descendentemente seja muitomaior que o considerado como convencional. O fluxo dirigidodescendentemente se estende, preferivelmente, do eixo domisturador (27) para fora, até a borda interna daschicanas. O fluxo dirigido descendentemente representacerca de 3 0-40% de toda a seção transversal do reator.Por sua vez, a velocidade de fluxo do grandefluxo em elevação tem o efeito de que os desvios de fluxoem ambas as seções inferior e superior do reator sãoescalonados, pelo que o fluxo de sólidos ascendente (33) eos vórtices horizontais de sucção de gás (34) sãofortalecidos. A velocidade do fluxo de lama descendente(36) que ocorre no centro pode ser regulada precisamenteatravés do dimensionamento do misturador superior, de modoque as bolhas de gás que o acompanham começam a oscilar,pelo que as reações entre o gás e a lama são aumentadas. Oefeito combinado dos misturadores produz macrofluxos, dosquais um circula através da base e o outro através da zonasuperficial, de volta para o misturador inferior. Alémdisso, um fluxo circular toroidal é gerado contra a base, oque aumenta ainda mais os valores de desempenho químico.

A combinação do misturador de acordo com ainvenção funciona idealmente, pelo fato de que devido aogrande tamanho, ambos os misturadores liberam uma energiade mistura consideravelmente maior do que o normal para umadispersão de gás e produção de uma suspensão de sólidos. Aomesmo tempo, os misturadores perdem sua energia muitolentamente, na medida em que a quantidade de gás sugadaaumenta, o que se deve precisamente à efetiva dispersão eao método de mistura com espalhamento das bolhas.

A figura 3A mostra um misturador superior (28) deacordo com a invenção, lateralmente, em maiores detalhes ea figura 3B mostra o mesmo em uma vista de topo. 0misturador superior apresenta, pelo menos, seis,preferivelmente, oito, palhetas ou pás de hélice (37)retangulares tipo placa, que são instaladas sobre o eixo(27). As pás de hélice do misturador superior (28) sãoinclinadas em relação à horizontal em um ângulo de 25-35s,preferivelmente, de 30a, e a altura do misturador em si(38) se situa na faixa de um sexto do diâmetro (D1) domisturador (hi/Di = 1/6). O objetivo das pás de hélice domisturador é provocar em um campo de fluxo estável, próximoà superfície de lama no reator, a formação de vórticeshorizontais e verticais (34) e (35) a partir da superfíciee do fluxo que se eleva da zona de borda do reator, osquais sugam o gás dentro dos mesmos. As pás de hélice (37)do misturador misturam o gás na lama e impulsionam talmistura como um fluxo uniforme (36), para baixo do centrodo reator, na direção do misturador inferior (29).

A figura 4A apresenta um misturador inferior(29), de acordo com a invenção, visto lateralmente, e afigura 4B mostra o misturador visto de cima. O misturadorinferior (29) apresenta, pelo menos, seis, preferivelmente,oito, pás de hélice (39) retangulares tipo placa.

Cada pá de hélice se encontra com um certo ângulo(a) em relação à horizontal, que, no caso do misturadorinferior é entre 50-70a, preferivelmente, 62a. As pás dehélice são mais largas que o normal, de modo que vistaslateralmente, a altura do misturador (40) é um quarto dodiâmetro (D2) do misturador (h2/D2 = 1/4).

O objetivo do misturador inferior (29) é recebero fluxo de gás-lama (36) impulsionado para baixo pelomi sturador superior (28) do centro do reator, paradispersar o gás dentro de bolhas ainda menores e, alémdisso, para impulsionar a suspensão que é formada nadireção da seção inferior cilíndrica da parede vertical(31) do reator. A colisão na parede ocorre próximo da basedo reator, mas, todavia, acima da mesma. Nesse estágio, ofluxo se divide em duas partes: a primeira subcorrente(32), portadora das bolhas de gás, gira, suavemente edescendentemente na direção do centro da base do reator econtinua do centro até a metade do misturador inferior,dentro de qual fluxo o gás reacional é alimentado e asegunda subcorrente (33) gira de modo escalonado para cima,ao longo da parede com um pequeno raio, levando com a mesmaas partículas sólidas e as bolhas de gás, graças a suaresistência.

Ambos os misturadores (28) e (29) são dediâmetros maiores que o normal, isto é, acima de 0,4 vezes,mas, no máximo, de 0,5 vezes o diâmetro do reator. Ambos osmisturadores possuem suas próprias importantes funções, deacordo com as quais os misturadores são especificados. Aaltura (40) do misturador inferior é em torno de 1,5 vezesa altura (38) do misturador superior.

A figura 5 apresenta uma seção transversal de umachicana de fluxo (23), de acordo com a invenção, a qual écomposta de tubos de aquecimento/resfriamento (42), fixadosentre si por meio de projeções do tipo aleta (41).

A invenção será agora descrita em maioresdetalhes com a ajuda dos exemplos anexos.Exemplo 1

Em um estudo realizado, foi feita uma comparaçãodo efeito de três misturadores de construção normal comdiferentes diâmetros (D), em relação ao mecanismo degeração de vórtice vertical. Os misturadores foram do tipocomum, de quatro pás de hélice ("pás de hélice comespaçamento"), em que o ângulo de inclinação das pás dehélice foi de 452 e a proporção da altura do misturadorpara o diâmetro (D) do misturador foi também aquela usadana maioria das soluções convencionais, isto é, h/D = 1/6.

Em todos os testes, a distância do misturador da superfíciede lama para o diâmetro do misturador foi a mesma. Nasmedições apresentadas na Tabela 1, a velocidade rotacionalNcrit na qual os vórtices verticais começaram a se formar,foi determinada. Usando essa velocidade rotacional medida,o número adimensional Kcv foi determinado e provado comosendo constante. Um exame mais detalhado da constantemostra que a mesma é uma função válida:

Frcv = Kcv* (D/T) 2

onde:

Frcv = número de Froude = N2D/g;

N = velocidade rotacional do misturador;

D = diâmetro do misturador;

T = diâmetro do reator;

g = aceleração da gravidade.

Esta curta série de testes mostrou que ocomportamento dos vórtices verticais é acentuadamentedependente do número de Froude e, portanto, em conformidadecom a teoria apresentada na literatura.

Tabela 1

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Exemplo 2

Ao mesmo tempo, o efeito do misturador sobre omecanismo do comportamento de vórtice horizontal foiestudado mediante comparação dos mesmos três misturadorescom diferentes diâmetros. Os misturadores consistiam,novamente, de misturadores de tipo comum, de quatro pás dehélice ("pás de hélice com espaçamento), como no exemploanterior. Em todos os testes, a distância do misturador dasuperfície de lama para o diâmetro do misturador foi tambéma mesma. Nas medições apresentadas na Tabela 2, avelocidade rotacional Ncrit, na qual os vórtices horizontaisforam aceitavelmente formados, foi determinada. Usando essavelocidade rotacional medida, o número adimensional Kcv foideterminado e provado como sendo constante. Um exame maisdetalhado da constante mostra que a mesma é uma funçãoválida:

R-Scv = Kchonde:

Recv = Número de Reynolds = ND2/V;N = velocidade rotacional do misturador;D = diâmetro do misturador;V= viscosidade cinemática.

Essa curta série de testes nessa parte mostrouque o comportamento dos vórtices horizontais não depende donúmero de Froude, ao invés disso, é "controlado", de fato,pelo número de Reynolds. Isto, por sua vez, significa quede acordo com as regras da reologia, o fator que influenciaé, de fato, o campo de fluxo correto, o qual é conhecidopor permanecer o mesmo, na medida em que a zona turbulentaé suficiente, isto é, Re > 10.000.

Tabela 2

Velocidade Rotacional Limite (Nch) para Formação de VórticesHorizontais

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Exemplo 3

Foi estudado o efeito do tamanho do misturadorsuperior e misturador inferior em relação ao comportamentode ambos os vórtices horizontal e vertical. Foi descobertoque com uma pequena proporção de misturador/diâmetro dereator (D/T) inferior a 0,4 foi formado um vórtice profundona superfície da lama, na base do eixo, o qual seaprofundou na medida em que a velocidade rotacionalaumentou, tão baixo quanto o misturador inferior.Concluindo, é possível dizer que se diversos vórticesconstantes e efetivos do tipo de acordo com a invenção sãodesejados, a proporção entre tamanho de diâmetro/misturador(D/T) deve ser acima de 0,4.

Exemplo 4

Nesse exemplo, foi estudado o efeito do tamanho edo número de chicanas sobre o comportamento do campo defluxo em um reator de mistura cilíndrico, com um elementomisturador de acordo com a invenção. Conforme a invenção,foram usadas oito chicanas, com uma largura de 12,4% dodiâmetro do reator e com uma borda interna se estendendo auma distância de 18,2% do diâmetro do reator. Chicanaspadrões foram usadas como chicanas de referência, das quaisquatro apresentavam uma largura de 8,3% e uma extensão de10% do diâmetro do reator. Uma diferença bastante clara foiencontrada na comparação do comportamento de fluxo. Quandoforam usadas chicanas de fluxo comum, surgiram flutuaçõesindeterminadas no fluxo de lama. Entretanto, quando foramusadas as chicanas de acordo com a invenção, as flutuaçõesindeterminadas no fluxo de lama se estabilizaram e seapresentaram em conformidade com a descrição do método.Concluindo, foi descoberto que o elemento misturador deacordo com a invenção não é suficiente individualmente paraobter o desejado campo de fluxo estável, mas que uma partecaracterística do dispositivo de mistura, de acordo com ainvenção, é concernente às chicanas descritas no texto,relativamente ao seu número e tamanho.

Exemplo 5

Nesse exemplo, foi estudada a distribuição daconcentração de lama em um reator de mistura cilíndrico, oqual foi um dispositivo de mistura de acordo com ainvenção. Os sólidos usados foram minério de pirita, o qualfoi moído em uma finura de 95% abaixo de 110 micrômetros. 0teor de sólidos foi de 500 g/L, isto é, uma densidade delama de 1400 kg/m3. Uma quantidade de ar foi alimentadaabaixo do misturador inferior em uma vazão de 2,4 m3/h. Avelocidade rotacional dos misturadores correspondeu a umavelocidade da ponta de 2,8 m/s. As amostras sólidas foramretiradas de três profundidades, dessa forma, cada qualrepresentou um terço da densidade de lama total. Osseguintes resultados foram obtidos.

Tabela 3

Concentração de Lama em um Reator de acordo com a Invenção

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Os resultados da Tabela mostram que a mistura foiextremamente capaz de suspender as partículas sólidas epesadas (densidade de partícula de 5000 kg/m3) para acamada superficial do reator e, também, de distribuir asmesmas de modo bastante uniforme por todo o espaçoreacional (1350 kg/m3 ± 1,3%).

Claims

1. Dispositivo misturador para misturar gás emuma lama formada de um líquido e sólidos, em que odispositivo consiste de um reator vertical cilíndricofechado (20), provido de uma base (21) e uma tampa (22),com uma efetiva altura de lama de cerca de 1,5-2 vezes odiâmetro do reator, um elemento misturador localizado nointerior do reator, consistindo de dois misturadoresconectados acima entre si sobre o mesmo eixo (27), pelomenos seis, preferivelmente, oito chicanas de fluxo (23)dirigidas para dentro, com uma distância a partir da parededo reator (25) que é cerca de 1/5 do diâmetro do reator eum tubo de alimentação de gás (30) localizado na base doreator, caracterizado pelo fato de que o reator é equipadocom um elemento misturador (26), o qual consiste de ummisturador superior (28) e um misturador inferior (29), emque o misturador superior de pá de hélice reta é dotado de,pelo menos, seis, preferivelmente, oito pás de hélice (37),as quais são inclinadas com relação à horizontal de umângulo de 25-35=, e o misturador inferior de pá de hélicereta é dotado de, pelo menos, seis, preferivelmente, oitopás de hélice (39), as quais são inclinadas em relação àhorizontal de um ângulo de 60-702.

2. Dispositivo misturador, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a energiaconsumida pelo misturador inferior (29) é de, pelo menos,três vezes, preferivelmente, pelo menos, cinco vezes aenergia consumida pelo misturador superior (28).

3. Dispositivo misturador, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as pás dehélice do misturador superior (28) são inclinadas emrelação à horizontal de um ângulo de 30e.

4. Dispositivo misturador, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as pás dehélice do misturador inferior (29) são inclinadas emrelação à horizontal de um ângulo de 62a.

5. Dispositivo misturador, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a altura(40) do misturador inferior na é região de 1/4 do diâmetrodo misturador.

6. Dispositivo misturador, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a altura(38) do misturador superior no local é de 1/6 do diâmetrodo misturador.

7. Dispositivo misturador, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a altura(40) do misturador inferior no local é de 1,5 vezes aaltura (38) do misturador superior.

8. Dispositivo misturador, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o diâmetrodos misturadores (28, 29) é superior a 0,4, mas, no máximo,de 0,5 vezes o diâmetro do reator (20).

9. Dispositivo misturador, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a distânciados misturadores entre si no local é de 50-70% da altura delama efetiva do reator.

10. Dispositivo misturador, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a distânciado misturador inferior (29) da base (21) do reator no localé igual ao diâmetro do misturador.

11. Dispositivo misturador, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a larguradas chicanas (23) é de 12-15% do diâmetro do reator.

12. Dispositivo misturador, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a distânciaentre as chicanas e a parede do reator no local é de 6-8%do diâmetro do reator.

13. Dispositivo misturador, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a chicana(23) forma um elemento de transferência de calor.

14. Dispositivo misturador, de acordo com areivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a chicana(23) consiste de tubos (42) fixados entre si por meio decomponentes tipo placa (41).

15. Dispositivo misturador, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a base doreator (21) é curva.

16. Método para dispersão de gás mediantealimentação do mesmo dentro da seção de base de um espaçoreacional fechado, em uma lama formada por líquido esólidos, por meio de chicanas de fluxo e um elementomisturador localizado no espaço reacional, em que a alturaefetiva de lama do espaço reacional no local é de 1,5-2vezes o diâmetro do espaço reacional, o elemento misturadorconsistindo de dois misturadores localizados no mesmo eixo,em que o gás é alimentado abaixo do misturador inferiordentro do fluxo de lama, caracterizado pelo fato de que ofluxo de lama é dirigido por meio do dito misturador para aparte inferior da parede do espaço reacional e obrigado adescarregar no mesmo em duas correntes separadas, uma dasquais é obrigada a voltar através da parede na direção docentro da base do espaço reacional, na forma de um fluxotoroidal e a outra se elevar na zona formada pela parede doespaço reacional e chicanas, ascendente na direção dasuperfície, onde o fluxo é desviado por meio do misturadorsuperior na direção do centro do espaço reacional, sendoobrigado a formar, ao mesmo tempo, vórtices horizontais everticais que carregam bolhas de gás; a direção do fluxo delama no centro do espaço reacional é desviada por meio domisturador superior, de modo a circular para baixo como umfluxo tubular uniforme, na direção do misturador inferior.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16,caracterizado pelo fato de que o teor de sólidos da lama nolocal é de 500 g/L.

18. Método, de acordo com a reivindicação 16,caracterizado pelo fato de que a vazão da corrente que seeleva na zona da parede do espaço reacional e chicanas é de 0,5-1,5 m/s, preferivelmente, de 0,8-1,2 m/s.

19. Método, de acordo com a reivindicação 16,caracterizado pelo fato de que a área de seção transversaldo fluxo de lama dirigido descendentemente no centro doespaço reacional no local é de 30-40% da área de seçãotransversal do reator.

20. Método, de acordo com a reivindicação 16,caracterizado pelo fato de que as bolhas de gás no fluxo delama dirigido para baixo no centro do espaço reacional sãodispostas em um movimento oscilatório.

21. Método, de acordo com a reivindicação 16,caracterizado pelo fato de que a alimentação de lama dentrodo espaço reacional e sua remoção de tal espaço sãorealizadas na forma de transbordamento.