СОРБЦИОННАЯ ПУЛЬСАЦИОННАЯ КОЛОННА Российский патент 1994 года по МПК C22B3/02 B01D15/00 B01D47/02 C22B3/00 

Изобретение относится к массообменным аппаратам и может быть использовано в химической, гидрометаллургической и других отраслях промышленности для сорбционной переработки пульп, содержащих особенно песковую фракцию и имеющих плотность, большую, чем плотность сорбента.

Известен аппарат смешения непрерывного действия типа пачука для процесса сорбции ценных компонентов из пульп, состоящий из корпуса, расположенного в нем по центру циркулятора, эрлифта выгрузки пульпы и сорбента, ситчатого дренажного устройства.

Недостатком этого аппарата являются всплытие и накопление сорбента в верхней зоне аппарата при плотности сорбента, меньшей, чем плотность пульпы, что снижает эффективность работы пачука.

Известна прямоточная сорбционная пульсационная колонна с нисходящим потоком фаз, используемая преимущественно для переработки пульп с плотностью, большей плотности сорбента, состоящая из корпуса, заполненного распределительной насадкой, верхней зоны с емкостью поддержания уровня налива пульпы и нижней зоны для разделения потоков сорбента и пульпы, в которой размещена пульсационная камера.

Недостатком этого аппарата является "точечный" ввод пульпы в верхнюю зону колонны, который не создает равномерного нисходящего потока пульпы в этой зоне, поэтому часть сорбента постоянно плавает на поверхности пульпы, что снижает эффективность работы колонны.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому эффекту является массообменный аппарат вытеснения, состоящий из корпуса, заполненного распределительной насадкой и снабженного пульсационной камерой с осевой резонансной емкостью в виде трубы, через которую проходит съемный эрлифт выгрузки пульпы.

Этот аппарат не в полной мере обеспечивает равномерный нисходящий поток пульпы над верхней насадкой и приводит к образованию слоя сорбента на поверхности пульпы и снижению эффективности работы аппарата.

Целью изобретения является повышение эффективности работы колонны за счет принудительного смешения сорбента с нисходящим потоком пульпы.

Поставленная цель достигается тем, что сорбционная пульсационная колонна, включающая корпус, насадку с просечками и отогнутыми в разные стороны направляющими лопатками, дренажное устройство, емкость поддержания уровня налива пульпы в колонне, пульсационную камеру с осевой резонансной емкостью в виде трубы и размещенным внутри нее эрлифтом, снабжена размещенными между дренажным устройством и насадкой реактивной мешалкой, выполненной с возможностью вращения и включающей радиальные соединенные между собой лопасти, расположенные вокруг резонансной емкости, и штуцером ввода пульпы. Лопасти реактивной мешалки выполнены с возможностью осевого перемещения. Лопасти реактивной мешалки выполнены в виде поплавков ромбического сечения, острый угол которого меньше угла естественного откоса влажного сорбента, большая диагональ ромба параллельна оси аппарата.

Новый качественный эффект предлагаемой конструкции пульсационной колонны с реактивной мешалкой заключается в том, что она способствует ликвидации локальных застойных зон в верхней части колонны, равномерному распределению по сечению и принудительному внедрению сорбента в нисходящий поток пульпы, а также транспортировке сорбента под верхнюю насадку, так как вращение реактивной мешалки осуществляется навстречу отогнутым вверх направляющим лопатками насадки, что в целом повышает эффективность работы аппарата.

На фиг. 1 изображен вертикальный разрез пульсационной сорбционной колонны; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2.

Пульсационная сорбционная колонна включает корпус 1, распределительную насадку 2 с направляющими лопатками 3, дренажное устройство 4, емкость 5 поддержания уровня налива пульпы со штуцером 6 вывода пульпы, пульсационную камеру 7 с резонансной емкостью 8, эрлифт 9 выгрузки пульпы, реактивную мешалку 10 с лопастями 11 и штуцер 12 ввода пульпы.

Колонна работает следующим образом. Пульпа из штуцера 12 ввода подается в зону вращения лопастей реактивной мешалки 10, а сорбент с дренажного устройства 4 поступает на зеркало пульпы. Струя пульпы из штуцера 12 направлена навстречу отогнутым вверх направляющим лопаткам 3 насадки 2. Вращаясь под действием струи навстречу отогнутым вверх направляющим лопаткам 3, лопасти 11 мешалки 10 перемешивают сорбент с пульпой и эту смесь транспортируют под верхнюю насадку 2, обеспечивая равномерный ввод пульпы и сорбента по сечению в верхней зоне аппарата (под верхней и последующими насадками нисходящий поток пульпы выравнивается по сечению и обеспечивает транспортировку сверху вниз). Пульсация реагентов в аппарате обеспечивается периодической подачей порций сжатого воздуха в камеру 7, пульпа из которой вытесняется в аппарат, обеспечивая в нем импульс, направленный вверх, при этом часть воздуха выбрасывается в колонну и служит в качестве окислителя, а другая часть поступает в эрлифт 9 через отверстия для транспортировки пульпы и сорбента. Воздух в полости между стенками резонансной емкости 8 и эрлифта 9, сжатый давлением налива, служит пружиной, интенсифицирующей пульсацию, а часть его объема от нижнего обреза резонансной емкости 8 до отверстий в эрлифте 9 обеспечивает равномерную выгрузку пульпы и сорбента в промежутках между впрысками воздуха в пульсационную камеру 7. Пульпа и сорбент по эрлифту 9 из нижней части аппарата поступают на сетку дренажного устройства 4, где разделяются. Часть сорбента направляется в следующий по ходу сорбента аппарат, а другая часть возвращается на циркуляцию. Пульпа из под сетки дренажного устройства 4 направляется в емкость 5 поддержания уровня налива и через штуцер 6 перетекает в следующий по ходу пульпы аппарат. При понижении уровня налива пульпы в колонне из емкости 5 поддержания уровня налива выгрузки пульпы через штуцер 6 в следующий аппарат уменьшается или прекращается совсем, при повышении уровня выгрузка увеличивается. Непрерывность подаваемых в колонну потоков сорбента и пульпы в сочетании с наложением пульсаций обеспечивает режим вытеснения пульпы с оптимальным распределением сорбента по высоте и сечению аппарата, тем самым способствуя наилучшему протеканию процесса массообмена.

Поставленная цель может быть достигнута только при использовании совокупности известных признаков, таких как емкость 5 поддержания уровня налива пульпы в аппарате, распределительная насадка 2, пульсационная камера 7, и всех отличительных признаков, указанных в формуле изобретения.

Использование пульсационной колонны предлагаемой конструкции позволяет интенсифицировать процесс сорбции за счет равномерного распределения сорбента в пульпе, находящейся в аппарате.

П р и м е р. Для гидродинамических испытаний был изготовлен аппарат диаметром 1,4 м и высотой насадочной части 5 м с внутренней пульсационной камерой и осевой резонансной трубой. Между дренажным устройством и насадкой была размещена реактивная мешалка. Первоначально она была изготовлена из металлического угольника и установлена на подшипнике скольжения, однако, в процессе работы уровень пульпы в аппарате колебался и в то время, когда мешалка погружалась в пульпу, ее вращение прекращалось, а при снижении уровня мешалка вращалась вхолостую, то есть в эти моменты мешалка не выполняла своих функций, поэтому была изменена ее конструкция. Мешалка была изготовлена из пяти пенопластовых поплавков с сечением в виде ромба и возможностью осевого перемещения. Большая диагональ ромбического сечения имела длину 120 мм, меньшая - 70 мм. Испытания проводились на системе сорбент АМ-2Б - золотосодержащая пульпа плотностью 1,35 т/м³. Производительность по пульпе составляла 16 м³/ч. Загрузка сорбента в аппарат составляла 0,2 м³, что при равномерном распределении по высоте колонны должно обеспечить содержание его в пульпе, равное 3%. Отбор проб по высоте аппарата показал, что без реактивной мешалки в пульпе содержится 0,9-1,1% сорбента, а остальная часть плавает на поверхности пульпы. При работе реактивной мешалки в пульпе содержалось от 1,8 до 2,3% сорбента. Таким образом, реактивная мешалка способствует разрешению слоя сорбента на поверхности пульпы, практически в два раза увеличивает содержание сорбента в пульпе, то есть улучшает распределение сорбента по высоте аппарата и тем самым позволяет добиться поставленной цели - увеличения эффективности работы аппарата. Необходимо отметить, что работа проводилась при двух положениях поплавков. В первом случае меньшая диагональ ромбического сечения поплавка была параллельна оси колонны, при этом визуально наблюдалось налипание значительного количества сорбента на поверхность пенопласта. Во втором случае оси аппарата была параллельна большая диагональ поплавка, что практически исключило налипание сорбента на поплавки.

Использование: для сорбционной переработки пульп. Сущность: сорбционная пульсационная колонна содержит цилиндрический корпус с днищем, крышку, распределительную насадку, имеющую просечки с отогнутыми в разные стороны направляющими лопатками, дренажное устройство, пульсационную камеру с осевой резонансной емкостью и размещенным внутри нее эрлифтом, штуцер ввода пульпы, расположенный сбоку обечайки тангенциально в верхней части зоны размещения реактивной мешалки, емкость поддержания уровня налива пульпы снабжена размещенной между дренажным устройством и распределительной насадкой реактивной мешалкой с радиально соединенными между собой лопастями, расположенными вокруг резонансной емкости. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. СОРБЦИОННАЯ ПУЛЬСАЦИОННАЯ КОЛОННА, содержащая цилиндрический корпус с днищем, крышку, распределительную насадку, имеющую просечки с отогнутыми в разные стороны направляющими лопатками, дренажное устройство, пульсационную камеру с осевой резонансной емкостью и размещенным внутри нее эрлифтом, штуцер ввода пульпы, отличающаяся тем, что колонна снабжена размещенной между дренажным устройством и распределительной насадкой реактивной мешалкой с радиально соединенными между собой лопастями, расположенными вокруг резонансной емкости, емкостью поддержания уровня налива пульпы, штуцер ввода пульпы расположен сбоку обечайки тангенциально в верхней части зоны размещения реактивной мешалки. 2. Колонна по п.1, отличающаяся тем, что мешалка установлена с возможностью осевого перемещения по резонансной емкости. 3. Колонна по п. 1, отличающаяся тем, что лопасти реактивной мешалки выполнены в виде поплавков ромбического сечения, при этом острые углы ромба меньше угла естественного откоса влажного сорбента, а большая диагональ ромба параллельна оси аппарата.