МНОГОФАЗНЫЙ ЭКСТРАКТОР С ПРОМЫВНОЙ КАМЕРОЙ Российский патент 2003 года по МПК B01D11/04 

Изобретение относится к многофазному экстрактору с экстракционной и реэкстракционной камерой, которые соединены в своей верхней и нижней части с помощью соединительных каналов и оборудованы распределительными устройствами и штуцерами для подвода и отвода экстрагирующей и адсорбирующей фазы.

Такой многофазный экстрактор может быть использован в химической, гидрометаллургической, микробиологической и других отраслях промышленности для разделения, экстракции, концентрирования и очистки веществ.

Известны устройства для экстракции, в которых экстракционная и реэкстракционная камеры соединены друг с другом через расположенную между ними промывную камеру (см. заявку Франции 2677345, кл. С 01 В 25/18, опубл. 11.12.1992 и патент США 4225568, кл. С 01 В 25/16, опубл. 30.09.1980).

С технической точки зрения, а также с точки зрения достигаемого эффекта наиболее близким из известных аппаратов является трехфазный экстрактор, описанный в российской заявке на патент 94-015776/26, который состоит из экстракционной камеры, заполненной непрерывной фазой (жидкая мембрана), и реэкстракционной камеры. Камеры оборудованы устройствами для диспергирования текущей (находящейся в данный момент) фазы и соединены друг с другом через линии для циркуляции непрерывной фазы. Линии выполнены в форме соединительных каналов или трубок, которые соединяют верхнюю и нижнюю часть камеры в каждом случае друг с другом. Экстрактор снабжен штуцерами для подвода и отвода первой и второй диспергированной фазы. Первая диспергируемая фаза, которая представляет собой исходный раствор, или экстрагирующую фазу, и содержит вещество, подлежащее отделению, и вторая диспергируемая фаза, соответственно адсорбирующая фаза, с помощью диспергирующего или распределительного устройства разбиваются каждый раз на капли, которые движутся как скопление капель через непрерывную фазу. На основе различия в плотности дисперсий в первой и во второй камерах происходит циркуляция непрерывной фазы через верхние и нижние протоки, так что осуществляется переход экстрагированного вещества из одной камеры в другую и из экстрагирующей фазы в адсорбирующую. В первой камере происходит также экстракция непрерывной фазой в качестве экстрагирующего средства, а во второй камере реэкстракция отделяемого вещества адсорбирующей фазой в качестве реэкстрагирующего средства.

Задачей данного изобретения является разработка многофазного экстрактора, позваляющего повышение эффективности процесса экстракции.

Эта задача согласно настоящему изобретению решается многофазным экстрактором с экстракционной и реэкстракционной камерами, которые соединены в своей верхней и нижней части соединительными каналами и оборудованы распределительными устройствами, а также штуцерами для подвода и отвода экстрагирующей фазы и адсорбирующей фазы за счет того, что экстракционная и реэкстракционная камеры соединены друг с другом через расположенную между ними промывную камеру, причем экстракционная, реэкстракционная и промывная камера оборудованы сепараторными зонами, которые расположены в области входных отверстий соединительных каналов.

Предлагаемые сепараторные зоны уменьшают контакт дисперсных фаз между собой при переходе в другую камеру и, таким образом, препятствуют смешению капель за счет циркулирующего потока непрерывной фазы из одной камеры в другую.

В предпочтительной форме верхняя часть экстракционной камеры непосредственно соединена с верхней частью реэкстракционной камеры.

Альтернативно, верхняя часть экстракционной камеры должна быть непосредственно соединена с нижней частью реэкстракционной камеры.

Другая альтернатива состоит в том, что нижняя часть экстракционной камеры непосредственно соединена с верхней частью реэкстракционной камеры.

Дальнейшее расширение изобретения отличается тем, что экстракционная и реэкстракционная камеры вместе с промывной камерой образуют одну разделительную ступень, и ряд таких ступеней в виде каскада соединены последовательно.

Включение промывной камеры между экстракционной и реэкстракционной камерами позволяет провести совместно процессы экстракции, промывки и реэкстракции в одном и том же аппарате.

Различного типа соединения между экстракционной и реэкстракционной камерами создают предпосылки для реализации различных технологических вариантов процесса разделения (в прямотоке или противотоке экстрагирующего средства с питающей, промывающей и адсорбирующей фазой).

Последовательное расположение в виде каскада нескольких разделительных ступеней, которые состоят, соответственно, из экстракционной, промывной и реэкстракционной камер, позволяет проводить многоступенчатые процессы разделения веществ в многофазном экстракторе.

На фиг.1-7 схематически представлены различные варианты исполнения заявляемого многофазного экстрактора для проведения совместных процессов экстракции, промывки и реэкстракции, в частности изображено:
на фиг.1-6 - различные формы исполнения одноступенчатых экстракторов;
на фиг.7 - многоступенчатый многофазный экстрактор.

Согласно фиг. 1-6 многофазный экстрактор принципиально состоит из экстракционной камеры 1, реэкстракционной камеры 2 и промывной камеры 3, которая расположена между двумя указанными камерами 1 и 2. Согласно фиг.1 и 2 верхние части и согласно фиг.5 и 6 нижние части экстракционной камеры 1 и реэкстракционной камеры 2 непосредственно соединены друг с другом с помощью обводной соединительной трубкой 5, расположенной снаружи промывной камеры 3. На входных отверстиях соединительной трубки 5 предусмотрены сепараторные зоны 6 в виде расширения поперечного сечения камер 1-3. Сепараторные зоны, действующие как разделенные камеры, препятствуют смешению капель за счет циркулирующего потока непрерывной фазы из одной камеры в другую.

В камеру 1 через штуцер 8 подают экстрагирующую фазу, в камеру 2 через штуцер 10 подают адсорбирующую фазу и в камеру 3 через штуцер 9 подают промывную жидкость (промывающая фаза). Для диспергирования фаз на конце штуцеров установлены распределительные устройства 4. Промывная камера 3 имеет также сепараторную зону 6. При этом нижняя часть экстракционной камеры 1 должна быть связана с верхней (фиг.1) или нижней (фиг.2) частью промывной камеры 3. Экстрагирующее средство подводится в экстрактор на фиг.1 в противотоке с адсорбирующей фазой и в прямотоке с экстрагирующей и промывающей фазой. В противоположность этому в экстрактор на фиг.2 экстрагирующее средство подводится в противотоке с промывающей фазой и в прямотоке с адсорбирующей и экстрагирующей фазой.

На фиг.3 и 4 представлены варианты исполнения многофазного экстрактора, в которых верхняя часть первой камеры 1 (экстракционная камера) непосредственно связана с нижней частью второй камеры 2 (реэкстракционная камера), при этом обводная соединительная трубка 5 снова проходит сзади промывной камеры 3.

Исходный раствор (экстрагирующая фаза) подается, как и в вышеописанной форме исполнения, через штуцер 8 в экстракционную камеру 1. Подлежащее экстракции вещество экстрагируется непрерывной фазой (экстрагирующее средство). Экстракт-фаза (т. е. непрерывная фаза, нагруженная экстрагированным веществом) переливается через соединительную трубку 5 в промывную камеру 3, где она промывается моющим средством, которое подается через штуцер 9. Из промывной камеры 3 промытая экстракт-фаза направляется в реэкстракционную камеру 2, где происходит реэкстракция посредством адсорбирующей фазы. При переходе из одной камеры в другую непрерывная фаза протекает через сепараторные зоны 6 и 7 в камеры 1, 2 и 3, вследствие чего, по возможности, захваченные (унесенные с потоком) капли экстрагирующей, промывающей и адсорбирующей фазы отделяются от потока. Экстрагирующая, промывающая и адсорбирующая фазы отводятся через штуцеры 11, 12 и 13 из камер 1, 2 и 3.

В многофазном экстракторе, в соответствии с фиг.7, процессы экстракции, промывки и реэкстракции повторяются на каждой ступени. В зависимости от того, как камеры 1, 2 и 3 соединены друг с другом, могут реализовываться различные варианты процесса разделения веществ относительно направления потока (в прямотоке или в противотоке).

Многофазный экстрактор относится к химической, гидрометаллургической, микробиологической и другим отраслям промышленности и используется для жидкостной экстракции. Содержит экстракционную и реэкстракционную камеры, которые соединены в своей верхней и нижней части соединительными каналами и оборудованы распределительными устройствами, а также штуцерами для подвода и отвода экстрагирующей фазы и адсорбирующей фазы. Экстракционная и реэкстракционная камера соединены друг с другом через расположенную между ними промывную камеру. Все камеры оборудованы сепараторными зонами, которые расположены в области входных отверстий соединительных каналов. Данная конструкция экстрактора позволяет процессы экстракции и реэкстракции проводить совместно с процессами промывания в одном аппарате. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Многофазный экстрактор с экстракционной (1) и реэкстракционной камерой (2), которые соединены в своей верхней и нижней части соединительными каналами (5), и оборудованы распределительными устройствами (4), а также штуцерами (8, 10, 11, 12) для подвода и отвода экстрагирующей фазы и адсорбирующей фазы, отличающийся тем, что экстракционная (1) и реэкстракционная камера (2) соединены друг с другом через расположенную между ними промывную камеру (3), причем экстракционная (1), реэкстракционная (2) и промывная камера (3) оборудованы сепараторными зонами (6), которые расположены в области входных отверстий соединительных каналов (5). 2. Экстрактор по п.1, отличающийся тем, что верхняя часть экстракционной камеры (1) непосредственно связана с верхней частью реэкстракционной камеры (2). 3. Экстрактор по п.1, отличающийся тем, что верхняя часть экстракционной камеры (1) непосредственно связана с нижней частью реэкстракционной камеры (2). 4. Экстрактор по п.1, отличающийся тем, что нижняя часть экстракционной камеры (1) непосредственно связана с верхней частью реэкстракционной камеры (2). 5. Экстрактор по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что экстракционная камера (1) и реэкстракционная камера (2) вместе с промывной камерой (3) образуют разделительную ступень, и ряд таких разделительных ступеней соединены последовательно.