Gas Inducing¶

Samenvatting¶

Een Gas Inducing Mixer (GIM) is een menginstallatie die zelf gas aanzuigt en dispergeert in een vloeistof, zonder dat hiervoor in veel gevallen een externe compressor of blower nodig is. Door de speciale vorm van de impeller ontstaat een onderdruk waardoor gas wordt aangezogen en vervolgens wordt verdeeld in duizenden kleine gasbelletjes.

Deze techniek wordt gebruikt wanneer een efficiënte overdracht van gas naar een vloeistof noodzakelijk is. Typische toepassingen zijn beluchting, oxidatie, hydrogenatie, chlorering, fermentatie en andere gas-vloeistofprocessen.

Binnen Jongia worden Gas Inducing Mixers toegepast in de chemische industrie, waterbehandeling, voedingsmiddelenindustrie en farmaceutische processen waarbij een hoge gasopname en een goede menging essentieel zijn.

Theorie¶

Wat is een Gas Inducing Mixer?¶

Een Gas Inducing Mixer is een menginstallatie waarbij de impeller niet alleen de vloeistof mengt, maar ook actief gas aanzuigt.

De installatie bestaat meestal uit:

een elektromotor;
een gearbox (indien nodig);
een mengas;
een speciale gas-inducing impeller;
een gasaanzuigbuis.

Tijdens het draaien ontstaat een onderdruk waardoor gas vanuit de bovenzijde van de tank of via een leiding wordt aangezogen.

Werkingsprincipe¶

Het werkingsprincipe bestaat uit drie stappen.

1. Gas aanzuigen¶

Door de vorm van de impeller ontstaat een lokaal drukverschil.

Hierdoor wordt gas aangezogen.

Dit kan zijn:

lucht;
zuurstof;
stikstof;
waterstof;
koolstofdioxide;
andere procesgassen.

2. Gas verdelen¶

Het aangezogen gas wordt door de impeller opgebroken in zeer kleine gasbelletjes.

Hierdoor neemt het totale contactoppervlak sterk toe.

3. Overdracht¶

Via de gasbelletjes wordt het gas opgenomen in de vloeistof.

Hoe kleiner de gasbelletjes, hoe groter het contactoppervlak en hoe efficiënter de massaoverdracht.

Waarom kleine gasbelletjes?¶

Een grote gasbel heeft relatief weinig contactoppervlak.

Veel kleine gasbelletjes hebben samen een veel groter oppervlak.

Daardoor:

lost het gas sneller op;
neemt de reactie-efficiëntie toe;
wordt minder gas verspild.

Dit is één van de belangrijkste voordelen van een Gas Inducing Mixer.

Toepassingen¶

Gas Inducing Mixers worden gebruikt voor:

beluchting;
oxidatie;
hydrogenatie;
chlorering;
fermentatie;
neutralisatie;
afvalwaterbehandeling;
oplossen van gassen.

Ze worden toegepast in onder andere:

chemische industrie;
voedingsmiddelenindustrie;
farmaceutische industrie;
biotechnologie;
waterzuivering.

Stromingspatroon¶

Afhankelijk van het ontwerp ontstaat:

axiale stroming;
radiale stroming;
sterke lokale turbulentie.

Hierdoor worden zowel de vloeistof als de gasbelletjes gelijkmatig door de tank verdeeld.

Gas-vloeistofoverdracht¶

De efficiëntie van een Gas Inducing Mixer wordt sterk bepaald door de massaoverdracht.

Belangrijke factoren zijn:

grootte van de gasbelletjes;
verblijftijd van de bellen;
turbulentie;
viscositeit;
temperatuur;
druk.

Een goed ontwerp maximaliseert de opname van gas in de vloeistof.

Voordelen¶

Een Gas Inducing Mixer biedt verschillende voordelen.

geen aparte gasverdeler nodig in veel toepassingen;
efficiënte gasopname;
compacte installatie;
eenvoudige constructie;
goede menging;
lage onderhoudskosten.

Bij sommige processen kan hierdoor aanzienlijk op installatiekosten worden bespaard.

Beperkingen¶

Een Gas Inducing Mixer is minder geschikt wanneer:

zeer grote gasvolumes nodig zijn;
hoge systeemdruk vereist is;
extreem viskeuze producten worden verwerkt.

In dergelijke gevallen kan een aparte gasinjectie of sparger beter geschikt zijn.

Gas Inducing versus Sparger¶

Gas Inducing Mixer	Sparger
Zuigt gas zelf aan	Gas wordt extern ingeblazen
Minder extra apparatuur	Compressor of blower meestal noodzakelijk
Compact ontwerp	Meer installatiecomponenten
Geschikt voor veel standaardprocessen	Geschikt voor zeer hoge gasdebieten

Afhankelijk van het proces worden beide technieken soms gecombineerd.

Praktijk bij Jongia¶

Binnen Jongia worden Gas Inducing Mixers ontworpen voor processen waarbij gas efficiënt in een vloeistof moet worden opgenomen. Engineers bepalen de vorm van de impeller, de positie van de gasaanzuiging, het toerental en de tankgeometrie op basis van het gewenste proces.

Tijdens de engineering wordt onder andere gekeken naar:

het type gas;
de gewenste gasopname;
de viscositeit van het product;
de temperatuur;
de druk;
de benodigde mengtijd.

Bij toepassingen zoals fermentatie of chemische reacties kan de Gas Inducing Mixer een belangrijke bijdrage leveren aan een hogere procesefficiëntie en een betere productkwaliteit.

Veelgemaakte fouten¶

Denken dat een Gas Inducing Mixer altijd een compressor vervangt. Bij grotere gasvolumes of hogere drukken is aanvullende gasapparatuur vaak nog steeds nodig.
Alle aandacht richten op de impeller. De tankgeometrie, het toerental en de positie van de gasaanzuiging bepalen samen de prestaties.
Een Gas Inducing Mixer verwarren met een standaardpropeller. De impeller is speciaal ontworpen om gas aan te zuigen én te dispergeren.
Vergeten dat de grootte van de gasbelletjes belangrijk is. Kleinere bellen zorgen voor een veel efficiëntere gas-vloeistofoverdracht.
Een Gas Inducing Mixer toepassen bij zeer hoogviskeuze producten. Naarmate de viscositeit toeneemt, wordt het aanzuigen en verdelen van gas moeilijker en kan een andere mengtechniek beter geschikt zijn.