СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВЕДЕНИЯ В УЗЕЛ РАЗДЕЛЕНИЯ ДВУХ СМЕШАННЫХ В ДИСПЕРСИЮ РАСТВОРОВ ПРИ ЭКСТРАКЦИИ ЖИДКОСТЬ-ЖИДКОСТЬ Российский патент 2001 года по МПК B01D11/04 C22B3/02 

Изобретение относится к способу введения смешанных в дисперсию в установке смешивания растворов при экстракции жидкость-жидкость из узла смешивания в узел разделения. Изобретение также относится к устройству для осуществления этого способа. Способ, которым дисперсию подают в узел разделения, существенно влияет на область потока по всему узлу разделения и его управляемость. Согласно способу и устройству происходит увеличение интенсивного разделения растворов посредством использования приспособлений, которые регулируют поток дисперсии в боковом направлении, ослабляют и сглаживают его и делают горизонтальное и вертикальное направление подачи одинаково важными, а также снижают противодавление, оказываемое на загрузку дисперсии со стороны узла разделения.

Настоящее изобретение также обеспечивает возможность осуществления очень крупных экстракционных производств, вплоть до общих потоков 5000-6000 м³/ч, тогда как максимальные потоки, обрабатываемые по общепринятой технологии, составляют 3000 м³/ч. Что касается загрузочных приспособлений в узле разделения, трудно управлять большими потоками, поскольку наряду с более крупными общими объемами нужно всегда конструировать дно установки смешивания на более низком уровне и следовательно дальше от уровня дна узла разделения.

Это связано с тем, что смесители выполняются в соответствии с временем задержки данного раствора, а узлы разделения выполняются в соответствии с данной сепарационной мощностью в отношении к поверхностной площади. В случае больших общих потоков это означает, что дно узлов смешивания находится на 2-5 м ниже, чем дно узлов разделения.

Согласно настоящему изобретению возможно использовать вышеуказанную разницу между узлами смешивания и разделения посредством улучшения в узле смешивания ориентации дисперсии, образующейся из двух отдельных растворов, в момент загрузки дисперсии в узел разделения для разделения двух различных фаз. Устройство по изобретению является близким к известному способу и устройству согласно заявке на патент Финляндии 935393. Загрузочные устройства, описанные в указанной заявке и в настоящей заявке, не требуют того, чтобы в узле смешивания, разделенном на несколько последовательно связанных частей, сохранялся уровень их дна близким друг к другу или они находились на том же уровне, что и уровень дна в узлах разделения. В большинстве случаев в обычных экстракционных системах дисперсию вводят в узел разделения в виде поверхностного потока горизонтально через боковую часть узла смешивания, так что это осуществляется в виде мощного потока в продольном направлении узла разделения, который входит в узел разделения. Мощный поверхностный поток, подаваемый в середину узла разделения, мешает равномерному распределению дисперсии по всей поперечной площади потока.

Согласно заявке на патент Финляндии 935393 извлечение дисперсии, полученной в узле смешивания, происходит вдоль высоты всего сепаратора, в этом случае достигается то преимущество, что при направлении потока по вертикали дисперсию можно вводить в узел разделения под действием сил гравитации. В устройстве, описанном в указанной заявке Финляндии, последний смеситель расположен на продольной оси сепаратора и вертикальный ствол между смесителем и сепаратором представляет собой прямой канал, расположенный тангенциально по отношению к направлению смешения в смесителе, равный по размеру всему сепаратору и имеющий ширину, равную примерно половине диаметра смесителя.

В частности, на экстракционных производствах, где производится обработка больших потоков растворов, длина трубопроводов требует определенного расположения смесителей. Для поддержания расстояний переноса разделяемых растворов максимально возможно короткими является выгодным, чтобы на каждой стадии экстракции первое устройство узла смешивания, т.е. насосный узел, был расположен в углу узла смешивания. С другой стороны, задачей является выполнение компактного узла смешивания, в котором расстояния переноса дисперсий, выходящих из одного устройства узла смешивания в другое, оставались максимально возможно короткими и следовательно фазы не имели бы достаточно времени для разделения в трубопроводе переноса. Естественно, является выгодным, когда дисперсию можно непосредственно при выходе из смесителя поворачивать посредством вертикального ствола для расположения, параллельного продольной оси узла разделения, но расположение последнего смесителя на центральной линии узла разделения не всегда возможно по причинам, описанным выше; в таком случае поток дисперсии должен быть отрегулирован и направлен к центральной линии сепаратора, хотя расположение последнего смесителя и отклоняется от центральной линии.

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для введения дисперсии из узла смешивания в узел разделения при условиях, когда поток дисперсии, выходящий из узла смешивания асимметрично по отношению к продольной оси узла разделения, поворачивают и регулируют симметрично перед загрузкой в узел разделения. Для поворота потока дисперсии последний смеситель в узле смешивания снабжен поворачивающими поток элементами. Из последнего смесителя дисперсию первоначально направляют вдоль горизонтального дисперсионного канала, расположенного на том же уровне, что и уровень дна смесителя, к дисперсионному вертикальному стволу, соединенному с каналом и поднимающимся по существу вертикально вверх. Вертикальный ствол расположен на продольной оси узла разделения, так что дисперсионный канал, ведущий из смесителя к вертикальному стволу, образует угол с продольной осью узла разделения, размер этого угла составляет 0-60^o. Согласно изобретению направление потока дисперсии, таким образом, поворачивается симметрично к продольной оси узла разделения посредством направляющих поток перегородок, которыми снабжен последний смеситель, и посредством поворачивающего поток дисперсии канала. Затем дисперсия направляется в передний конец узла разделения из вертикального ствола, открывающегося вдоль всей ширины узла разделения, причем вертикальный ствол также предпочтительно расширяется в направлении узла разделения и имеет донную часть, которая поднимается в направлении узла разделения. Согласно другому предпочтительному воплощению вертикальный ствол расположен ниже переднего конца узла разделения, и дисперсия направляется в донную часть узла разделения. Существенные отличительные признаки изобретения будут очевидны из прилагаемой формулы изобретения.

Изобретение описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1 - вид сверху узла смешивания и передней части узла разделения,
фиг. 2 - более детализованный вид сверху устройств загрузки дисперсии,
фиг. 3 - схематический вид сверху предпочтительного воплощения изобретения,
фиг. 4 - вид сбоку воплощения, представленного на фиг. 3,
фиг. 5 показывает деталь фиг. 4.

На фиг. 1 показана стадия экстракции, включающая узел смешивания 1 и узел разделения, т.е. сепаратор 2. Узел смешивания частично включает в этом случае насосный узел 3 и один смеситель 4 и необходимые трубопроводы для переноса растворов и дисперсий, которые не показаны более подробно. Соответственно ясно, что число смесителей может варьироваться. В сепараторе 2, который показан только в его передней части, установлено несколько решетчатых заграждений 5, 6 и 7 для более равномерного распределения дисперсии по всей поперечной площади сепаратора.

Как видно на фиг. 1 и 2, смеситель 4 не расположен на продольной оси 8 параллельно направлению потока в сепараторе 2, поэтому дисперсию необходимо отрегулировать перед загрузкой в сепаратор. Для осуществления изменений в направлении потока дисперсии от направления вращения смесителя к продольному направлению сепаратора смеситель снабжен вертикальными направляющими перегородками 9, которые поворачивают дисперсию в требуемом направлении. В частности, если смотреть в направлении вращения, важно, чтобы направляющая перегородка для потока находилась сразу же после отверстия, ведущего к каналу для дисперсии 10.

Из последнего смесителя 4 узла смешивания дисперсия направляется далее посредством канала для дисперсии 10, образующего угол со смесителем. Канал образует угол 0-60^o с продольной осью сепаратора в зависимости от расположения смесителя. Посредством направляющих перегородок 9 потока и канала 10 для дисперсии направление потока дисперсии может быть повернуто так, что, например, как в случае фиг. 1 и 2, где можно допустить, что поток дисперсии в сепараторе отклоняется сильно в сторону, в данном случае влево, он может быть выровнен так, чтобы быть параллельным продольной оси сепаратора.

Из канала 10 для дисперсии дисперсия далее направляется вертикально и через цилиндрический вертикальный ствол 11, расположенный на продольной оси сепаратора, подается в сепаратор 2. Обращенный к сепаратору конец вертикального ствола, то есть его передний конец 12, открывается в переднюю часть сепаратора 13 и затем расширяется в направлении сепаратора. Передний конец вертикального ствола расположен в направлении сепаратора под углом 0-60^o, преимущественно 25-35^o, относительно горизонтального уровня.

Канал для дисперсии и вертикальный ствол выполнены так, что скорость потока дисперсии имеет порядок 0.2-0.7 м/с. Для устранения противодавления, оказываемого на дисперсию более тяжелым водным слоем, отделившимся в сепараторе, обращенный к сепаратору конец вертикального ствола должен быть расположен выше уровня дна сепаратора, так чтобы поток дисперсии проходил через небольшой порог. В противном случае дисперсия будет проходить в сепаратор по всей его высоте. Высота порога составляет 0.15-0.5 от высоты жидкости в узле разделения.

На фиг. 3 показан пример другой конструкции согласно изобретению, при которой вертикальный канал расположен внизу впуска 13 сепаратора. Конструкция на фиг. 3, где вертикальный ствол расположен на центральной линии 8 сепаратора у переднего конца, обеспечивает широкое, даже переднее, распределение дисперсии в сепараторе. Ввод потока может быть остановлен посредством гравитации, так как теперь растворы входят в узел разделения снизу.

На фиг. 4 показан порог 14, через который дисперсия проходит в сепаратор. На фиг. 5 показано каким образом порог может быть дополнительно снабжен отверстиями 15 для достижения равномерного распределения дисперсии. Посредством количества и размера отверстий, выполненных в цилиндрическом пороге, может дополнительно достигаться максимально равномерное распределение дисперсии, но распределение должно совмещаться с работой решетчатых заграждений.

В дополнение к описанным выше преимуществам установка согласно изобретению также имеет то преимущество, что при использовании способа и устройства значительно легче в условиях переноса сохранять дисперсию, в которой водный раствор присутствует в виде капель в органическом растворе, который является непрерывным раствором.

Способ и устройство, осуществляющее данный способ, относятся к экстракции растворителями в системе жидкость-жидкость и применяются для введения смешанных в дисперсию в установке смешивания растворов при экстракции жидкость-жидкость из узла смешивания в узел разделения. Последний смеситель узла смешивания располагают асимметрично по отношению к продольной оси узла разделения, при этом направление дисперсии регулируют так, чтобы оно было параллельно продольной оси узла разделения посредством поворачивающих поток элементов в последнем смесителе и канала для дисперсии, расположенного на уровне дна смесителя. В канал для дисперсии дисперсию подают из узла смешивания, а затем направляют из канала в вертикальный ствол, расположенный на продольной оси узла разделения. Далее поток дисперсии поворачивают вверх и подают симметрично в узел разделения. Донная часть смесителя соединена, по существу, горизонтально с каналом для дисперсии, который образует угол 0-60^o с продольной осью сепаратора. Канал для дисперсии на другом конце соединен, по существу, вертикальным стволом для дисперсии, который открывается в сепаратор. Данный способ и устройство, осуществляющее данный способ, позволяет управлять областью потока по всему узлу разделения. 2 c. и 10 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Способ введения дисперсии двух фаз, создаваемой в узле смешивания экстракции жидкость-жидкость, симметрично из узла смешивания в узел разделения, отличающийся тем, что последний смеситель узла смешивания располагают асимметрично по отношению к продольной оси узла разделения, при этом направление дисперсии регулируют так, чтобы оно было параллельно продольной оси узла разделения посредством поворачивающих поток элементов в последнем смесителе и канала для дисперсии, расположенного на уровне дна смесителя, причем в канал для дисперсии дисперсию подают из узла смешивания, а затем дисперсию направляют из канала в вертикальный ствол, расположенный на продольной оси узла разделения, далее поток дисперсии поворачивают вверх и подают симметрично в узел разделения. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нижний край потока дисперсии, подаваемого в узел разделения, располагают по отношению ко дну узла разделения на высоте, составляющей 0,15-0,5 высоты поверхности жидкости узла разделения. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что канал для дисперсии образует угол 0-60° с продольной осью узла разделения. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поток дисперсии подают через входной конец узла разделения. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что поток дисперсии подают в узел разделения снизу его входного конца. 6. Устройство для введения дисперсии двух фаз, создаваемой в узле смешивания (1) экстракции жидкость-жидкость, симметрично из последнего смесителя (4) узла смешивания в сепаратор (2), отличающееся тем, что последний смеситель (4) узла смешивания (1), расположенный асимметрично по отношению к продольной оси (8) сепаратора, снабжен направляющими перегородками (9) для потока, и донная часть смесителя (4) соединена, по существу, горизонтально с каналом (10) для дисперсии, который образует угол 0-60° с продольной осью сепаратора, при этом канал (10) для дисперсии на другом конце соединен с, по существу, вертикальным стволом (11) для дисперсии, который открывается в сепаратор (2). 7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что вертикальный ствол для дисперсии (11) снабжен порогом (14), поднимающимся из донной части сепаратора, причем высота порога составляет 0,15-0,5 от высоты поверхности жидкости в сепараторе. 8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что передний конец (12) вертикального ствола для дисперсии открывается в выпускной конец сепаратора (2). 9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что передний конец (12) вертикального ствола расширяется по направлению к сепаратору (2). 10. Устройство по п.8, отличающееся тем, что передний конец (12) сепаратора расширяется на 0-60° по отношению к горизонтальному уровню в направлении впускного конца (13) сепаратора. 11. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что вертикальный ствол (11) открывается в впускной конец (13) дна сепаратора. 12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что порог (14) вертикального ствола снабжен отверстиями (15).