ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ЭКСТРАКТОР Российский патент 1994 года по МПК B01D11/04 

Изобретение относится к конструкциям центробежных экстракционных аппаратов. Оно может быть использовано в химической технологии для проведения полупротивоточных процессов разделения, концентрирования радиоактивных элементов, а также в медицине для получения радиопрепаратов, применяемых при диагностике и лечении.

Известен центробежный экстрактор, содержащий вращающийся корпус, разделенный внутри кольцевыми горизонтальными перегородками, делящими его на смесительные и отстойные камеры, трубку для подачи исходных растворов, средства для перемешивания и отсасывания жидкостей. Смесительные камеры, начиная со второй, снабжены цилиндрами, расположенными внутри указанных камер, а внутренний диаметр цилиндров соответствует величине гидрозатворов камер расслаивания, и высота их определяется удерживаемым объемом фаз, причем указанные цилиндры выполнены с внутренней конусностью 1:(20-30) и снабжены пазами, периферийные поверхности которых в нижней части цилиндров соответствуют уровням гидрозатворов камер расслаивания, а в стенке каждого из цилиндров выполнены каналы, просверленные под углом 2-3 градуса по отношению к оси вращения корпуса экстрактора.

Известный экстрактор имеет широкое применение при решении задач в прикладной радиохимии, в частности его используют в качестве экстракционного генератора для получения технеция - 99m из облученного молибдена для медицинских целей. В соответствии с требованиями временной фармстатьи (Утверждена Фармкомитетом Минздрава СССР) выделяемый кондиционный продукт, содержащий технеций-99m должен иметь величину рН в интервале 5-7.

Недостаток известного экстрактора заключается в том, что частицы эмульсии, образуемые от перемешивания в верхней камере смешения, минуя камеру отстоя, попадают в камеру отбора. Поскольку в верхней камере смешения водная фаза содержит щелочь с концентрацией 5 м/л, то унос даже микроколичеств эмульсии повышает конечное значение рН раствора продукта до рН>7, снижая его качество и вызывая необходимость применения дополнительной операции коррекции рH, например, на ионообменной колонке.

Целью изобретения является повышение качества конечного продукта за счет стабилизации значений рН в пределах 5-7, вследствие исключения попадания частиц эмульсии в выделяемый продукт.

Указанная цель достигается тем, что экстрактор содержит дополнительный цилиндр, расположенный вертикально, имеющий на внутренней поверхности конусность, направленную большим внутренним диаметром вниз.

На фиг. 1 изображен продольный разрез экстрактора; на фиг. 2 - продольный разрез цилиндра с внутренним конусом.

Центробежный экстрактор имеет вращающийся корпус 1, внутри которого расположены смесительные камеры 2, камеры расслаивания 3, неподвижные угловые мешалки 4, центральную трубку 5, трубку 6 для вывода легкой фазы, камеру отбора 7, цилиндры 8, снабженные продольными пазами 9, отверстия 10, просверленные в стенке цилиндра, кольцевые перегородки 11, днища 12 смесительных камер, трубки 13, кольцевые зазоры 14, мешалку 15, находящуюся в первой ступени, дополнительный цилиндр 16, расположенный вертикально, имеющий конусность на внутренней поверхности, направленную большим диаметром вниз.

Экстрактор работает следующим образом.

В нижнюю ступень корпуса 1 через центральную трубку 5 вводят неподвижную тяжелую фазу - исходный раствор. Вторую и третью ступени заполняют аналогично первой, но с помощью трубок 13. Растворы, подаваемые во вторую и третью ступени, могут отличаться по своему составу в зависимости от цели проводимой работы. После заполнения аппарата запускают электродвигатель, который приводит во вращение корпус экстрактора. При этом трубки 13 не контактируют с растворами, находящимися в корпусе экстрактора, поскольку под действием центробежных сил жидкости отбрасываются к периферии. Затем включают дозирующее устройство и начинают подавать подвижную легкую фазу - экстрагент, с заданным расходом в первую смесительную камеру 2 по центральной трубке 5. Равномерное перемешивание жидкостей осуществляют мешалкой 15 в первой ступени, а начиная со второй ступени, перемешивающими устройствами 4, которые могут быть выполнены, например, в форме угловых мешалок. Образовавшаяся эмульсия из смесительной камеры 2 через кольцевой зазор 14 попадает в камеру расслаивания 3, где под действием центробежных сил расслаивается на легкую и тяжелую фазы. По мере поступления легкой фазы из смесительной камеры 2 в камеру расслаивания 3 она доходит до периферийной поверхности пазов 9, которые соответствуют уровням гидрозатворов камер расслаивания 3, и далее поднимается по указанным пазам. Пазы 9 и каналы 10 цилиндров в верхней части соединены между собой, жидкость переливается из пазов в каналы и по ним стекает в нижнюю часть следующей камеры смешения 2. Обедненная по легкой фазе эмульсия через кольцевой зазор 14 возвращается снова в смесительную камеру 2, создавая рециркуляцию в каждой ступени. В последующих ступенях гидродинамические процессы повторяются и подвижная фаза в виде экстракта поступает из последней верхней камеры расслаивания 3 в камеру отбора 7, откуда с помощью трубки 6 выводится из экстрактора. При вращении экстрактора частицы эмульсии от разбрызгивания угловой мешалкой 4, расположенной в верхней ступени, попадают на внутреннюю поверхность цилиндра 16 и снова отбрасываются в камеру смешения. После проведения экстракционного процесса разделения аппарат останавливают и растворы стекают на дно каждой ступени и не смешиваются между собой. Трубки 13 для опорожнения, которые своим нижним обрезом расположены на расстоянии 1-1,5 мм от днища, позволяют раздельно выводить растворы после остановки экстрактора из каждой ступени, а цилиндры 8 удерживают растворы в соответствующих ступенях.

Предлагаемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия", поскольку его отличительный признак - наличие в экстракторе цилиндра, расположенного вертикально, имеющего на внутренней поверхности конусность, направленную большим внутренним диаметром вниз, и защищающего камеру отбора подвижной легкой фазы от попадания частиц эмульсии из камеры смешения - не известен в научно-технической литературе и обеспечивает достижение положительного эффекта - улучшение качества конечного продукта за счет стабилизации значений рН в области 5-7.

Центробежный экстрактор предлагаемой конструкции прошел полупромышленные испытания на примере разделения изотопов молибдена-99 и технеция-99m. Проведенные испытания показали, что конечный продукт имеет стабильное значение величины рН 5-7, что соответствует требованиям временной фармстатьи на этот препарат. Значение рН является одним из главных показателей при разделении указанных изотопов и характеризует качество выделяемого продукта. Если до установки цилиндра 16 величина рН превышала значение 10, то после введения указанного конструктивного элемента величина рН сохранялась в заданных пределах от 5 до 7.

Применение: в химической технологии для проведения полупротивоточных процессов разделения, концентрирования радиоактивных элементов, а также в медицине при диагностике и терапевтическом лечении. Сущность изобретения: центробежный экстрактор имеет вращающийся корпус 1, смесительные камеры 2, камеры расслаивания 3, угловые мешалки 4, центральную трубку 5, трубку 6 для вывода легкой фазы, камеру отбора 7, цилиндры 8, отверстия 10, кольцевые перегородки 11, днище 12, трубки 13, кольцевые зазоры 14, мешалку 15, дополнительный цилиндр 16. 2 ил.

ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ЭКСТРАКТОР, содержащий корпус, установленный с возможностью вращения, разделенный внутри кольцевыми горизонтальными перегородками на смесительные и отстойные камеры, трубку для подачи исходных растворов, средства для перемешивания и отсасывания жидкостей, цилиндры, расположенные внутри смесительных камер, выполненные с внутренней конусностью и пазами, при этом в стенке каждого цилиндра выполнены каналы, расположенные под углом 2 - 3^o по отношению к оси вращения корпуса, и цилиндры имеют конусность 1 : (20 - 30), отличающийся тем, что, с целью улучшения качества конечного продукта, он снабжен дополнительным цилиндром, расположенным вертикально, имеющим на внутренней поверхности конусность, направленную большим внутренним диаметром вниз.