РОТОРНО-ВИНТОВОЙ ЭКСТРАКТОР Российский патент 1996 года по МПК B01D3/30 

Изобретение относится к массообменным аппаратам, а именно к устройствам роторных экстракторов для систем "жидкость-жидкость" дифференциально-контактного типа, в которых процесс протекает при непрерывном контактировании движущихся противотоком фаз, и может быть использовано для избирательного извлечения компонентов жидкой фазы при обработке ее растворителями.

Известен экстрактор для систем "жидкость-жидкость", содержащий вертикальный цилиндрический корпус, вал с закрепленными на нем диспергирующими устройствами, кольцевые перегородки, штуцеры для ввода и вывода фаз. Диспергирующие устройства выполнены в виде горизонтальных стержней, на концах которых установлены сопла, снабженные отбойными пластинами, установленными на выходе из сопел наклонно к их оси, а входные отверстия сопел направлены в сторону вращения.

Недостатком данного экстрактора является его низкая производительность, вызванная тем, что противоточное движение фаз осуществляется только за счет разности их плотностей.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является роторно-кольцевой экстрактор, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, концентрически расположенный в нем ротор с зазором, причем концы ротора защищены неподвижными гильзами для предотвращения возмущения границы раздела фаз, патрубки для ввода и вывода фаз.

Недостатком этого экстрактора является его низкая производительность, вызванная тем, что противоточное движение фаз осуществляется только за счет разности их плотностей, следовательно, в таком аппарате невозможно достичь больших скоростей потоков в продольном направлении.

Цель изобретения повышение производительности экстрактора.

Цель достигается тем, что в предлагаемой конструкции роторно-винтового экстрактора, содержащего вертикальный цилиндрический корпус с патрубками для ввода и вывода фаз, концентрически расположенный в нем с зазором цилиндрический ротор, концы которого защищены неподвижными гильзами для предотвращения возмущения границы раздела фаз, на внутренней рабочей поверхности корпуса и на рабочей поверхности ротора выполнена винтовая нарезка одного направления, витки которых могут иметь треугольники, трапецеидальный, круглый, прямоугольный или другой профиль в сечении.

В отличие от прототипа в предлагаемой конструкции экстрактора осуществляется принудительное противоточное движение фаз за счет взаимодействия их с винтовой нарезкой ротора и корпуса. Здесь гравитационные силы и архимедовы силы складываются с динамическими силами движения фаз по винтовой нарезке ротора и корпуса. При вращении ротора тяжелая фаза под действием центробежных сил отбрасывается к внутренней поверхности корпуса и свинчиваются по винтовой нарезке вниз, а легкая фаза (ввиду меньшей плотности) оттесняется к поверхности ротора и свинчивается по винтовой нарезке вверх. Таким образом, процесс экстракции осуществляется в результате тесного контакта вдоль границы раздела фаз, движущихся противотоком.

В предлагаемой конструкции экстрактора рабочие поверхности ротора и корпуса содержат винтовую нарезку одного направления, выполняющую роль направляющих для противоточного движения фаз, что является неизвестным. В результате, производительность экстрактора в отличие от прототипа определяется не только гравитационными и Архимедовыми силами, но и динамическими силами движения фаз по винтовой нарезке ротора и корпуса и увеличивается в 3-4 раза, что способствует достижению цели изобретения.

Применение винтовой нарезки в качестве рабочих поверхностей в жидкостном экстракторе является неизвестным и ее использование для повышения его производительности не следует из уровня техники.

На фиг. 1 показан роторно-винтовой экстрактор; на фиг. 2-5 узел I на фиг. 1.

Роторно-винтовой экстрактор содержит вертикальный цилиндрический корпус 1, концентрически расположенный в нем с зазором цилиндрический ротор 2, причем их рабочие поверхности содержат винтовую нарезку одного направления, патрубки для ввода и вывода легкой 3, 4 и тяжелой 5, 6 фаз. Концы ротора 2 защищены неподвижными гильзами 7 для предотвращения возмущения границ раздела фаз. Ротор 2 установлен в корпусе 1 на подшипниках 8. Выход ротора 2 из корпуса 1 уплотнен сальником 9. Плотность сальника 9 регулируется буксой 10.

Экстрактор работает следующим образом.

Тяжелая и легкая фазы поступают через патрубки 5 и 3 соответственно в кольцевое пространство, образованное корпусом 1 экстрактора и ротором 2. При вращении ротора 2 тяжелая фаза под действием центробежныхх сил отбрасывается к внутренней поверхности корпуса 1 и свинчивается по винтовой нарезке вниз, а легкая фаза (ввиду меньшей плотности) занимает положение между тяжелой фазой и поверхностью ротора 2 и свинчивается по винтовой нарезке ротора 2 вверх. В результате принудительного противоточного движения фаз по винтовой нарезке корпуса 1 и ротора 2 под действием гравитационных, Архимедовых и динамических сил происходит их тесный контакт вдоль границы раздела, т.е. осуществляется процесс экстракции. Далее отработанные легкая и тяжелая фазы выводятся из корпуса 1 через патрубки 4 и 6 соответственно. Применение винтовой нарезки для увеличения скоростей противоточно движущихся фаз позволяет повысить производительность экстрактора в несколько раз, а следовательно, улучшить его технико-экономические показатели.

Роторно-винтовой экстрактор прост в изготовлении, производителен, надежен в работе и может эффективно использоваться для жидкостной экстракции при малой разности плотностей фаз и в условиях, когда время пребывания фаз в аппарате огpаничено, что позволяет ему в этом отношении успешно конкурировать со сложными и дорогими центробежными экстракторами.

Экстрактор может быть использован для проведения процессов экстракции практически в любой отрасли промышленности.

Использование: в жидкостной противоточной экстракции для избирательного извлечения компонентов жидкой фазы при обработке ее растворителем в непрерывном режиме. Сущность изобретения: экстрактор содержит вертикальный цилиндрический корпус, концентрически расположенный в нем с зазором цилиндрический ротор, концы которого защищены неподвижными гильзами для предотвращения возмущения границы раздела фаз, патрубки для ввода и вывода фаз. На внутренней рабочей поверхности корпуса и на рабочей поверхности ротора выполнена винтовая нарезка одного направления, выполняющая роль направляющих для ускоренного противоточного движения фаз. 2 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. РОТОРНО-ВИНТОВОЙ ЭКСТРАКТОР, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, концентрически расположенный в нем с зазором цилиндрический ротор, патрубки для ввода и вывода фаз, отличающийся тем, что на внутренней рабочей поверхности корпуса и на рабочей поверхности ротора выполнена винтовая нарезка одного направления. 2. Экстрактор по п. 1, отличающийся тем, что витки нарезки могут быть треугольного, трапецеидального, прямоугольного, круглого или другого профиля в сечении. 3. Экстрактор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что винтовая нарезка выполнена многозаходной.