АППАРАТ ДЛЯ ТВЕРДОФАЗНОЙ РЕЭКСТРАКЦИИ Российский патент 1997 года по МПК B01D11/00 

Изобретение относится к области экстракционных процессов и предназначено для осуществления, в частности, реэкстракции урана из органической фазы в водную.

Известен способ и соответственно аппарат и схема переэкстракции урана из органического растворителя, содержащего экстрагент типа амина и экстрагированный уран.

Переэкстрагент водный раствор сульфата аммония.

Особенность способа состоит в том, что органический растворитель, водный раствор сульфата аммония и щелочь взбалтывают, полученную смесь за счет центробежной силы разделяют на органический растворитель и водный раствор сульфата аммония (ок. заявка Японии N 62-1325).

Центробежный способ разделения обеспечивает высокую полноту разделения, однако процесс как бы незакончен, требуются дополнительная операция и аппарат для получения суспензии.

В качестве прототипа взят аппарат (а.с. N 87779, B 23 K 7/08, 1972), копия чертежа этого аппарата прилагается.

На фиг. 1 общий вид аппарата, на фиг. 2 вид сверху.

Аппарат состоит из корпуса 1, перфорированной корзины 2 для загрузки твердого экстрагента.

В крышке аппарата имеются патрубки для подачи барботажного воздуха 3, водной 4 и органической фаз 5.

Корпус разделен перегородками 6, 7 на зоны: затравки реэкстракции I, растворения твердого реэкстрагента II и отстойную зону III.

Для удаления образующихся в процессе реэкстракции газов в перегородке 6 в верхней ее части имеется отверстие.

В зоне III для лучшего разделения фаз установлена перегородка, выполненная в виде перфорированной пластины 8. Ее верхний конец прикреплен к крышке аппарата.

Крышка аппарата имеет 2 штуцера для установки сигнализаторов уровня 9, а вертикальная стенка имеет патрубок для вывода органической 10 и водной 11 фаз.

Для освобождения аппарата от пульпы в нижней части зоны II установлен вентиль 12. Для вывода твердой фазы в нижней части зоны III установлен клапан 13. Для вывода газов и воздуха из аппарата на крышке аппарата имеется люк 14.

Для промывки осадка в нижней части зоны IV имеется патрубок для подачи дистиллированной воды 15. Перемешивание суспензии в зоне I и II производится воздухом, который подается по трубке 16.

Аппарат разделен на отдельные зоны это позволяет значительно упростить процесс реэкстракции по сравнению с другими известными аппаратами, т.к. не нужны дополнительные устройства аппарат для подготовки реэкстрагентов, бачки для поддержания уровня, сборники кристаллов и т.д.

Недостатками аппарата являются:
сложная система вывода суспензии. Вывод осуществляется с помощью автоматического устройства, состоящего из 2-х датчиков типа УЖ-1, блока реле и автоматического клапана;
срабатывание системы сброса суспензии основано на разности электропроводности органической и водной фаз. Вывод суспензии производится порциями. Величина порции определяется состоянием системы (наличием третьей фазы) и расстоянием между датчиками.

Эти недостатки приводят к тому, что в период сброса суспензии ее расход превышает в 3-4 раза средний расход поступающих в аппарат реагентов. Работа реэкстрактора в системе с другими аппаратами, в частности с фильтрующими аппаратами центрифугами, из-за такой системы сброса является затруднительной.

Целью изобретения является упрощение процесса сброса суспензии, создание условий для непрерывного вывода ее из реэкстрактора, что позволяет включить аппарат в непрерывно действующую технологическую цепочку.

Поставленная цель достигается тем, что в известном аппарате, состоящем из корпуса, патрубков ввода и вывода продуктов, подачи сжатого воздуха для перемешивания, перегородок, разделяющих аппарат на отдельные зоны, он дополнительно снабжен зоной, которая выполнена в виде цилиндра. В этой зоне расположена мешалка, лопасти которой установлены параллельно валу мешалки.

В дополнительную зону поступает только суспензия, где благодаря наличию мешалки, она находится во взвешенном состоянии; а то, что лопасти мешалки установлены параллельно валу, исключает направленное (вверх или вниз) ее движение.

Дополнительная зона обеспечивает непрерывный слив суспензии, а это позволяет отказаться от сложной системы датчиков, электромагнитного и пневмоклапанов, т.е. упростить конструкцию аппарата, а также включить его в непрерывно действующую технологическую цепочку, включающую ряд других аппаратов и, в частности, работающих по принципу центрифугирования.

На фиг. 2 изображен предлагаемый аппарат. Он состоит из: 1 корпуса, 2 - люка для осмотра, 3, 4, 5 патрубков для подачи барботажного воздуха органической фазы и водной фазы соответственно, 6, 7 перегородок, разделяющих аппарат на зоны, 8 перфорированной перегородки, 9 змеевика, 10 патрубка для вывода органической фазы, 11 патрубка для вывода суспензии, 12 вентиля для вывода суспензии из зон I и II, 13 вентиля для вывода суспензии из зон III и IV, 14 люка для вывода газов и воздуха из аппарата, 15 окна для перелива суспензии из зоны III в зону IV, 16 трубки для подачи барботажного воздуха, 17 мешалки зоны IV, 18 лопастей мешалки, 19 - вентиля для подачи горячей воды в змеевик, 20 вентиля для слива воды из змеевика, 21 отверстия для вывода газов.

Аппарат работает следующим образом. Через патрубки 4, 5 в зону 1 подается насыщенный раствор реэкстрагента (раствор карбоната аммония) и экстракт (раствор трибутилфосфата и ди-2 этилгексилфосфорной кислоты в керосине с экстрагированным в нем уранилнитратом).

Через патрубок 3 по трубке 16 в аппарат поступает барботажный воздух.

Через вентиль 19 в змеевик 9 подается горячая вода; охлажденная вода удаляется через патрубок 20.

В зоне I происходит перемешивание водной и органической фаз, нейтрализация кислоты и образование зародышей соли аммонийуранилтрикарбоната (АУТК).

Суспензия через щель под перегородкой 6 поступает в зону II, где происходит формирование осадка. Затем суспензия переливается через перегородку 7 в зону III, где происходит разделение водной и органической фаз.

Через патрубок 10 органическая фаза непрерывно сливается из аппарата.

Суспензия через окно 15 поступает в зону IV и далее выводится из аппарата через патрубок 11.

Уровень слива суспензии из зоны определяется суммарным гидростатическим напором экстрагента и водной фазы.

В целях поддержания суспензии в зоне IV во взвешенном состоянии установлена мешалка 17. На ее валу имеются лопасти 18, расположенные параллельно валу мешалки.

Такое конструктивное выполнение, обеспечивая перемешивание среды, исключает в то же время направленное движение (вверх или вниз).

Для освобождения аппарата от суспензии перед ремонтными работами используют вентили 12 и 13.

Аппарат для твердофазной реэкстракции относится к области экстракционных процессов, в частности для реэкстракции урана из органической фазы в водную. Цель изобретения - упрощение конструкции аппарата и возможность включения его в единую технологическую цепочку по обработке урана с использованием центробежных аппаратов. Аппарат состоит из корпуса, разделенного на 4 зоны - зона затравки, формирования кристаллов соли, разделения фаз и вывода суспензии. В последней установлена мешалка с лопастями. Перемешивание реагентов в I и II зонах осуществляется барботажным способом. Новым является снабжение аппарата дополнительно зоной (вывода суспензии), которая выполняется преимущественно в виде цилиндра. 2 ил.

1 Аппарат для твердофазной реэкcтракции, включающий корпус, патрубки для ввода и вывода продуктов реакции, трубки для подачи барботажного воздуха, перегородки, разделяющие аппарат на зоны затравки, формирования кристаллов соли, разделения фаз, вывода суспензии с мешалкой, отличающийся тем, что зона вывода суспензии и мешалка установлены по всей высоте корпуса аппарата, при этом лопасти мешалки расположены параллельно валу мешалки.