Экстрактор Советский патент 1983 года по МПК B01D11/04 

Изобретение относится к конструкциям экстракторов с перемешивающими устройствами и может быть использовано в процессах жидкостной экстракции, например, для очистки сточных вод. По основному авт. св. № 441024 известен экстрактор для процессов жидкостной экстрак ции с перемешивающими устройствами типа сегнерова колеса, свободно посаженных на неподвижной полой оси, в верхней.и нижней ступенях аппарата, с раздельными циркуляционными насосами и сепарирующими устройствами, расположенными концентрично колесам в виде вертикальных спиральных перегородок, в промежуточных ступенях на полых валах сегнеровых колес закреплены дисковые мешалки, а сепарирующие устройства промежуточных ступеней выполнены в виде пакетов,конусных тарелок 1. Недостатком известной конструкции является неэффективное использование энергии сообщаемой жидкости насосом, что в целом снижает эффективность массообменного процесса. Гидравлическая энергия жидкости, вводимая в головки сегнерова колеса, распределяется следующим образом (получено на основании экспериментальных данных). Часть вводимой энергии (примерно 30%), представляющая собой кинетическую энергию струй жидкости, вытекающих из форсунок, расходуется в основном для сепарации фаз, так как смесь сразу же попадает в вертикальные спиральные перегородки, а затем фазы перераспределяются к соответствующим патрубкам. Другая часть (также примерно 30 расходуется на вращение дисковых мешалок в промежуточных ступенях, на преодоление гидравлических сопротивлений каналов гидропривода и форсунок. Энергия вращения дисковых мешалок эффективно используется для контакта фаз. Оставшаяся часть вводимой энергии (примерно 40°/о расходуется на вращение сегнеровых колес и используется крайне неэффективно для контакта фаз, а следовательно, и для всего процесса экстракции в целом, так как вращаются колеса в основном в одной фазе: верхнее - в легкой фазе, нижнее - в тяжелой фазе, и контакт между фазами в верхней и нижней ступенях аппарата происходит в основном при сепарации фаз в вертикальных спиральных перегородках. Целью изобретения является интенсификация процессов массообмена в экстракторе путем наложения пульсаций на взаимодействующие фазы и диспергирования жидкой смеси перед сегнеровым колесом (по ходу движения фаз) для ее последующего механического перемешивания этим колесом, как мешалкой. Поставленная цель достигается тем, что экстрактор снабжен съемным кольцом, установленным на головке каждого сегнерова ко леса, при этом в стенке неподвижной полой оси, в головке сегнерова колеса и в съемном кольце выполнены соосные отверстия. С целью регулирования частоты пульсаций и амплитуды их на головке сегнерова колеса установлены съемные кольца с отверстиями различной формы и площади живого сечения, расположенные соосно с отверстиями в головке. На фиг. 1 изображен предлагаемй экстрактор, разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел I на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - вариант выполнения узла I. Экстрактор представляет собой вертикальный набор цилиндрических царг 1, разделенных коническими перегородками 2, на которых укреплены пакеты конических тарелок 3. Конические перегородки 2 имеют периферийные переточные патрубки 4 для тяжелой фазы и центральные патрубки 5 для легкой фазы. По центральной оси аппарата в крышке и днище укреплены входные трубы (неподвижные полые оси) 6 с отверстиями для подвода жидкой смеси к головкам 7 сегнерОБых колес 8 с форсунками 9. Сегнеровы колеса 8 свободно посажень на трубы 6. Головки 7 сегнеровых колес 8 имеют продолжение в виде закрытых на конце полых валов 10, радиально опирающихся на закрытые продолжения труб 6. На полых валах 10 закреплены дисковые мешалки 11. В головке 7 сегнерова колеса 8, в месте скользящей посадки его на неподвижкой трубе 6 (фиг. 3 и 4)j выполнены отверстия 12, соосно с которыми в стенке трубы 6 также имеются отверстия 13, периодически совмещающиеся с отверстиями 2 в головке колеса или перекрывающиеся головкой 7. На крышке и днище аппарата установлены концектрйчно сегнеровым колесам вертикальные спиральные перегородки 14 для сепарации фаз. В днище аппарата имеется патрубок 15 для отвода тяжелой фазы и штуцер 16 для соединения с циркуляционным центробежным насосом 17. На крышке аппарата имеется патрубок 18 для отвода легкой фазы, а в нижней части верхней ступени имеется патрубок 19 для соединения с циркуляционным центробежным насосом 17. Устройство снабжено, таким образом, двумя центробежными циркуляционными насосами 17 соответственно для верхнего и нижнего сегнерова колеса. На головку 7 сегнерова колеса 8 свободно одеваются съемные кольца 20, вращающиеся вместе с головкой и имеющие, соосно с отверстиями в головке, прорези и отверстия, форма и площадь живого сечения которых может быть различной (фиг. 5). Экстракция осуществляется следующим образом. Легкая и тяжелая фазы подаются во всасывающие линии соответственно нижнего и верхнего циркуляционных насосов 17, в эти же линии поступает из сепарационных устройств нижней и верхней ступени тяжелая фаза. Часть жидкой смеси поступает на сегнеровы колеса 8, которые под действием реактивных сил вытекающей из их форсунок 9 жидкости приходят во вращение и при полном заполнении аппарата осуществляют перемещивание в центральной части верхней и нижней контактных ступеней, а с помощью дисковых мещалок 11 - ив промежуточных ступенях. Другая часть жидкой смеси периодически (импульсами) выбрасывается при совмещении отверстий 12 и 13 в активную зону перемещивания под вращающиеся сегнеровы колеса (по ходу движения фаз), где осуществляется интенсивное дробление и перемещивание легкой фазы (внизу аппарата) и тяжелой фазы в среде легкой фазы (вверху аппарата). Таким образом, количество выбрасы ваемой среды через отверстия форсунок 9 сегнеровых колес также периодически меняется. Все это позволяет наложить пульсацию на сре ду в аппарате как при ее смещивании, так и при разделении. Частота пульсаций и амплитуда их регулируются за счет изменения площади живого сечения и формы отверстий в съемных кольцах 20 или поворота кольца относительно головки колеса. В вертикальных спиральных 14 и конических 3 сепарационных устройствах происходит вращательное движение жидкости от струй и мешалок с направленным движением, соответствующим расположению листовых поверхностей сепарационных устройств и периферийной части потока жидкости от мещалок. Наряду с гравитационным сепарационным движением фаз в аппарате осуществляется циклонный сепарационный эффект. После разделения в сепарационных устройствах легкая фаза перетекает из нижней ступени в верхнюю по центральному патрубку 5, а тяжелая фаза из верхней ступени в нижнюю - по переточным патрубкам 4. Отводится тяжелая фаза из аппарата по патрубку 15, легкая фаза - по патрубку 18. Преимущества предлагаемой конструкции по сравнению с известной следующие. Через отверстия в нижней (по ходу движения фаз) части головки сегнерова колеса, в месте скользящей, посадки его на полой оси, и соосно расположенные с ними отверстия в неподвижной полой оси происходит периодическое (импульсами) выбрасывание смеси в аппарат только при их совмещении, что приводит к периодическому перераспределению жидкой смеси, выходящей через форсунки колес и эти совмещающиеся отверстия, величина импульса во времени меняется по мере открытия, совмещения и закрытия отверстий. Все это позволяет наложить пульсации на среду в аппарате как при ее смешении, так и при сепарации в вертикальных спиральных перегородках, а также повысить эффективность механического перемешивания сегнеровыми колесами за счет предварительного диспергирования фаз: тяжелой - вверху, легкой - внизу перед колесами. Ввиду несжимаемости жидкости пульсация, накладываемая на выходящую в аппарат из форсунок и совмещающихся отверстий среду, передается всей массе жидкой смеси в аппарате, способствуя интенсификации процессов массообмена при жидкостной экстракции и повышению удельной производительности аппарата. Частота пульсаций и амплитуда их регулируется изменением площади живого сечения и формы отверстий в съемных кольцах или поворотом кольца относительно колеса.

ЭКСТРАКТОР по авт. св. № 441024, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процессов массообмена путем наложения пульсаций на взаимодействующие фазы и повышения удельной производительности, он снабжен съемным кольцом, установленным на головке сегнерова колеса, при этом в стенке неподвижной полой оси, в головке сегнерова колеса и в съемном кольце выполнены соосные отверстия. тО (Л СП СХ5 00 t

Б-5

ФигЛ

.5