ПРОТИВОТОЧНЫЙ ЭКСТРАКТОР НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ Российский патент 1998 года по МПК B01D11/00 

Изобретение относится к массообменным аппаратам для экстракции растворов и для выщелачивания экстрактивных веществ из твердых тел и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности и при очистке загрязненных материалов в экологических процессах.

Известен экстракционный аппарат, работающий по способу извлечения экстрактивных веществ из коры (а.с. СССР N 632373, кл. B 01 D 11/00, 1978), включающий колонну с патрубками ввода и вывода измельченной коры и экстрагента, и пульсатор давления с пульсациями масштаба размера частиц.

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся сложность и высокая стоимость высокочастотного пульсатора давления.

Известен экстракционный аппарат, работающий по способу разделения смесей фаз при жидкостной экстракции (а.с. СССР N 312410, кл. B 01 D 11/04, 1971), включающий корпус и электроды для подключения к источнику постоянного или переменного тока с прерывателями подачи тока на обрабатываемый раствор, являющийся смесью полярной и неполярной жидкостей в определенной пропорции.

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся сложность прерывателя подачи тока и необходимость подбора специального состава раствора.

Наиболее близким устройством к заявляемому объекту и выбранному за прототип является противоточный непрерывно действующий экстрактор, содержащий загрузочную и экстракционную колонны, расположенные в загрузочной колонне шнек и электроды, предназначенные для создания импульсного электрического поля, подающее устройство для материала и систему подвода растворителя и отвода экстракта. Электроды выполнены в виде стержней и установлены над шнеком загрузочной колонны вертикально по концентрическим окружностям, при этом экстрактор дополнительно снабжен вибровозбудителем, представляющим собой пластины из диэлектрика и размещенные также вертикально в межэлектродном пространстве (а.с. СССР N 512229, кл. C 11 B 1/10, B 01 D 11/02, 1976).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность конструкции, связанная с установкой генератора импульсов электрического поля и вибровозбудитель с генератором осевых колебаний.

Задачей изобретения является упрощение конструкции и уменьшение стоимости противоточного экстрактора непрерывного действия. Техническим результатом, достигаемым при использовании предлагаемого противоточного экстрактора непрерывного действия, является интенсификация массообменного процесса.

Поставленный технический результат достигается тем, что противоточный экстракт непрерывного действия содержит загрузочную и экстракционную колонны, расположенный в загрузочной колонне шнек, электроды, выполненные в виде стержней, расположенные в экстракционной колонне, установленные вертикально по концентрическим окружностям и предназначенные для создания импульсного электрического поля, патрубки для подвода растворителя и отвода экстракта и систему отвода рафината, при этом система отвода рафината содержит гидрозатвор, на входе которого расположена заслонка, установленная с возможность поворота на 90^o.

Выполнение системы отвода рафината в виде гидрозатвора, на входе которого расположена заслонка, установленная с возможностью поворота на 90^o, позволяет вести экстракцию в режимах чередования периода спокойного противоточного движения фаз с периодом воздействия беспорядочных искровых разрядов, вызывающих волнообразование и скачки давления, что значительно интенсифицирует массообменный процесс, позволяет молекулам растворителя-экстрагента более глубоко проникать в поры частиц твердых дисперсных материалов или перемешивать и дробить капельки высоковязкой исходной жидкости, быстро обновлять пограничные слои на поверхности контакта дисперсных материалов. Все эти эффекты достигаются без применения специального генератора импульсов электрического поля и вибровозбудителя с генератором осевых колебаний. Их роль выполняет гидродинамический вибровозбудитель, установленный на входе гидрозатвора и представляющий собой заслонку, которая имеет возможность поворота на 90^o. Гидрозатвор с заслонкой позволяет вести непрерывный экстракционный процесс с противоточным движением фаз и переменным уровнем жидкости в экстракционной колонне, при этом подача исходных твердых дисперсных материалов или высоковязкой жидкости происходит с постоянной скоростью непрерывно, а выход экстракта и рафината - с переменной скоростью. Переменный уровень жидкости в экстракционной колонне приводит то к замыканию электродов и возникновению беспорядочных искровых разрядов, то к их размыканию и прекращению воздействия на жидкость электрического поля.

На чертеже показана схема противоточного экстрактора непрерывного действия. Противоточный экстрактор непрерывного действия состоит из загрузочной 1 и экстракционной 2 колонн. В загрузочной колонне 1 установлен шнек 3 для подачи твердых дисперсных материалов или высоковязкой исходной жидкости в экстракционную колонну 2. В верхней части колонны 2 установлены вертикально по концентрическим окружностям стержни-электроды 4, закрепленные на диске 5. На дне экстракционной колонны 2 установлен на диэлектрических опорах 6 диск-электрод 7. Диск 5 и диск-электрод 7 соединены проводами с клеммами 8 для присоединения к источнику постоянного или переменного тока. Колонна 2 снабжена патрубками 9 для подвода растворителя (экстрагента), 10 для отвода экстракта (раствора экстрагента с экстрагируемым веществом) и системой отвода рафината (очищенного раствора исходной высоковязкой жидкости или твердых дисперсных материалов), включающей гидрозатвор 11, на входе которого расположена заслонка 12, установленная с возможностью поворота на 90^o. Вход гидрозатвора 11 с заслонкой 12 соединен с патрубком 13.

Противоточный экстрактор непрерывного действия работает следующим образом.

Клеммы 8 подсоединены к источнику постоянного или переменного тока. Заслонка 12 закрыта. Из загрузочной колонны 1 с помощью шнека 3 в экстракционную колонну 2 подаются измельченные частицы твердых дисперсных материалов или высоковязкой исходной жидкости, имеющих плотность выше, чем плотность растворителя (экстрагента). Одновременно по патрубку 9 подается растворитель (экстрагент). Частицы твердых дисперсных материалов или капельки высоковязкой исходной жидкости под действием силы тяжести оседают вниз навстречу поднимающейся вверх сплошной фазе растворителя. Так как заслонка 12 закрыта, а патрубок 10 отвода (экстракта) расположен в верхней части экстракционной колонны 2 под стержнями-электродами 4, то уровень жидкости в экстракционной колонне 2 поднимается. Когда расстояние между поверхностью жидкости в экстракционной колонне 2 и стержнями-электродами 4 становится меньше длины пробоя, происходит беспорядочный искровой разряд, приводящий к интенсивному волнообразованию и скачкам давления в жидкости. Происходит в этот момент отвод части экстракта через патрубок 10. Одновременно под действием избыточного давления, вызванного искровыми разрядами, заслонка 12 открывается, поднимаясь вверх на 90^o, что сопровождается сливом части измельченных частиц твердых дисперсных материалов или высоковязкой жидкости (рафината) по патрубку 13 через гидрозатвор 11. Уровень жидкости в экстракционной колонне 2 падает, расстояние между стержнями-электродами 4 и поверхностью жидкости становится больше длины пробоя и искровой разряд затухает. Заслонка 12 опускается вниз, перекрывая слив измельченных частиц твердых дисперсных материалов или высоковязкой жидкости (рафината) по патрубку 13 в гидрозатвор 11. Цикл подъема уровня жидкости в экстракционной колонне 2 повторяется.

Чередование периода спокойного противоточного движения фаз с периодом воздействия беспорядочных искровых разрядов, вызывающих волнообразование и скачки давления, резко интенсифицирует массообменный процесс, позволяет молекулам растворителя более глубоко проникать в поры частиц твердых дисперсных материалов или перемешивать и дробить капельки высоковязкой исходной жидкости, а также обновлять пограничные слои на поверхности контакта фаз дисперсных материалов. Применение гидрозатвора с установлением на его входе заслонки позволяет значительно упростить конструкцию по сравнению с вибровозбудителем в прототипе и отказаться от дорогостоящего привода осевых колебаний.

Использование: в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности, при очистке загрязненных материалов в экологических процессах. Сущность изобретения: противоточный экстрактор непрерывного действия содержит загрузочную и экстракционную колонны, расположенный в загрузочной колонне шнек, электроды, выполненные в виде стержней, расположенные в экстракционной колонне, установленные вертикально по концентрическим окружностям и предназначенные для создания импульсного электрического поля, патрубки для подвода растворителя и отвода экстракта и систему отвода рафината, выполненную в виде гидрозатвора, на входе которого расположена заслонка, установленная с возможностью поворота на 90^oC. 1 ил.

Противоточный экстрактор непрерывного действия, содержащий загрузочную и экстракционную колонны, расположенный в загрузочной колонне шнек, электроды, выполненные в виде стержней, установленные вертикально по концентрическим окружностям и предназначенные для создания импульсного электрического поля, патрубки для подвода растворителя и отвода экстракта и систему отвода рафината, отличающийся тем, что электроды расположены в экстракционной колонне, а система отвода рафината содержит гидрозатвор, на входе которого расположена заслонка, установленная с возможностью поворота на 90^o.