КОЛОННА ДЛЯ ЖИДКОСТНОЙ ЭКСТРАКЦИИ Российский патент 2014 года по МПК B01D11/04 

Изобретение относится к химическим аппаратам для экстрагирования в системах жидкость-жидкость и может быть использовано в химической, нефтехимической, пищевой, фармацевтической, гидрометаллургической и др. отраслях промышленности, где широко распространены процессы жидкостной экстракции, а также в области химического машиностроения.

Известны массообменные колонны для жидкостной экстракции, разделенные на отдельные ступени по высоте тарелками, в которых установлены различные смесительные устройства. Переток в смежные ступени отстоявшихся в ступенях дисперсной (легкой или тяжелой) жидкостей осуществляется по трубкам, которые, как правило, расположены концентрично смесительным устройствам и закрепляются в полотне вышележащей тарелки (см. А.с. СССР №751409, B01D 11/04, 1980, БИ №28).

Известен также многоступенчатый барботажный экстрактор, включающий корпус, разделенный перегородками на секции-отстойники с установленными на перегородках смесительными устройствами (см. А.с. СССР №1152609, B01D 11/04, 1985, БИ №16). Переток отстоявшейся тяжелой фазы в смесительные устройства нижележащей секции-отстойника осуществляется по переточным трубкам, закрепленным в перегородках, и установленными концентрично смесительным элементам нижележащей секции-отстойника. Производительность аппарата определяется его диаметром и количеством смесительных элементов в секции-отстойнике, а необходимая степень извлечения целевого компонента - количеством секций-отстойников в колонне (или числом ступеней).

В такой колонне при большом количестве смесительных элементов в секции и числа самих секций-отстойников возникают серьезные трудности при изготовлении и монтаже аппарата по обеспечению соосности переточных трубок вышележащей секции-отстойника и смесительных элементов нижележащей секции-отстойника при равномерном распределении их по сечению секции-отстойника. Например, при числе смесительных элементов в секции-отстойнике равном 2 и таком же количестве переточных элементов не возникает трудностей с равномерным расположением их на перегородке. Но начиная с числа смесительных элементов в секции-отстойнике равном 6 и более, возникают серьезные трудности с равномерным их расположением на перегородке и сборкой всей колонны в целом.

Задачей изобретения является упрощение изготовления и обеспечение точности сборки многоступенчатой колонны.

Это обеспечивается тем, что количество смесительных элементов в секции-отстойнике должно быть таким, чтобы на перегородке их можно было расположить по вершинам квадратов в соотношении 3×2, 4×3, 5×4, 6×5 и т.д., где первые цифры - количество смесительных элементов в горизонтальном ряду, а вторые - в вертикальном. Обозначив количество смесительных элементов в горизонтальном ряду как «К», соотношение «3×2, 4×3, 5×4, 6×5 и т.д.» можно отразить общим выражением как «К×(К-1)», где К может принимать значения от 3 и более. Переточные трубки для тяжелой фазы должны быть расположены между смесительными элементами на пересечении диагоналей квадратов, соединяющих центры смесительных элементов, и их расположение на перегородке должно быть в соотношении 2×3, 3×4, 4×5, 5×6 и т.д. Использовав вышеизложенный подход, выражение «2×3, 3×4, 4×5, 5×6 и т.д.» можно отразить как «(К-1)×К». При одинаковом изготовлении всех перегородок аппарата с поворотом смежной перегородки на 90° при сборке переточные трубки вышележащей секции-отстойника окажутся в смесительных элементах нижележащей секции-отстойника.

Сущность изобретения наглядно поясняется рисунками, где представлены два варианта перегородок: фиг.1 - при числе смесительных элементов 6 и фиг.2 - при числе смесительных элементов 12.

Вертикальный корпус 1 экстрактора разбит горизонтальными перегородками 2 на отдельные секции-остойники. На перегородке 2 расположены вертикальные смесительные элементы 3 с шагом «m» между ними, а также переточные трубки 4 с тем же шагом «m» между ними. Величина шага «m» зависит от условия обеспечения необходимой скорости осаждения капель дисперсной фазы в отстойной зоне секции-отстойника, каковой является пространство между корпусом и смесительными элементами колонны. На фиг.1 смесительные элементы расположены в соотношении 3×2 (т.е. «К×(К-1), где К=3), а переточные трубки - в соотношении 2×3 (т.е. «(К-1)×К»). На фиг.2: смесительные элементы - в соотношении 4×3 (т.е. «К×(К-1), где К=4), а переточные трубки - в соотношении 3×4 (т.е. «(К-1)×К») соответственно. При одинаковом изготовлении всех перегородок многоступенчатой колонны сборка колонны осуществляется простым поворотом смежных перегородок на 90°. При этом переточные трубки вышележащих секций-отстойников опустятся точно в смесительные элементы нижележащих секций-отстойников.

Использование устройства по данному изобретению позволяет значительно упростить изготовление перегородок колонны, а также обеспечить точность при сборке многоступенчатого варианта аппарата при равномерном распределении смесительных элементов по сечению перегородки.

Изобретение относится к химическим аппаратам для экстракции в системах «жидкость-жидкость». При изменении числа смесительных элементов в секции-отстойнике от 6 и более они располагаются на перегородках в горизонтальном и вертикальном рядах соответственно в соотношении «К×(К-1)», а переточные трубки располагаются между смесительными элементами на пересечении диагоналей квадратов, соединяющих центры смесительных элементов, и их количество в горизонтальном и вертикальном рядах соответственно определяется соотношением «(K-1)×К», при этом значение К изменяется от 3 и более. Областью применения изобретения могут быть химическая и смежные с нею отрасли (нефтехимическая, пищевая, фармацевтическая, гидрометаллургическая и др.), где широко используются процессы жидкостной экстракции, а также отрасль химического машиностроения. Изобретение обеспечивает упрощение изготовления и повышение точности сборки многоступенчатой колонны. 2 ил.

Колонна для жидкостной экстракции, включающая вертикальный корпус, разделенный горизонтальными перегородками на отдельные секции-отстойники с установленными в них трубчатыми смесительными элементами и концентричными им переточными трубками вышележащей секции-отстойника, отличающаяся тем, что при изменении числа смесительных элементов в секции-отстойнике от 6 и более они расположены на перегородках в горизонтальном и вертикальном рядах соответственно в соотношении «K×(K-1)», а переточные трубки расположены между смесительными элементами на пересечении диагоналей квадратов, соединяющих центры смесительных элементов, и их количество в горизонтальном и вертикальном рядах соответственно определяется соотношением «(K-1)×K», где K может принимать значения 3 и более.