Пульсационный экстрактор Советский патент 1983 года по МПК B01D11/04 

со

ч

О5 Изобретение относится к аппарата химической технологии, предназначен ным апя проведения процессов жидкостной экстракций, и может быть использоваио на нефтехимических пре приятиях. Известен пульсационный экстрактор, содержащий вертикальный цилинд рический корпус, разделенный по высоте ситчатыми тарелками на отстойные и смесительные секции с вертикальными цилиндрическими перегородками , образуюьщми кольцевые зазоРы и расположёнными коаксиально друг другу. Смесительная секция ограничена двумя перфорированными тарелка ми, между которыми размещены вертикальные цилиндрические перегородки, в зазорах которых установлены в оди ряд (или несколько ) наклонные лопас ти, расположенные по окружности, ле жащей в горизонтальной плоскости. Проходя между лопастями, жидкость .получает вращательное движение, бла годаря чему образуется зона активного смешения 1J. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является пуяьсацнонный экстрактор, включающий вертикальный цилиндрический корпус, разделенный по высоте тарелками на отстойные f и смесительные, секции с вертикальными перегородками, расположенными I на равном расстоянии друг от друга. С целью интенсификации массообмена путем создания местных струйнонаправленных потоков на выходе из щелеВидных зазоров и винтообразного вращения по высоте аппарата, он снабжен пакетами вертикальных плоскопараллельных перегородок , уста- новленных в смесительных секциях на равных расстояних друг о.т друга, верхние концы которнх загнуты поя углом 8-1& и перекрывают на 1/3 зазоры между вертикальными перегородками, при этом пакеты вертикальных перегородок по высоте колонны повернуты на угол 10-20 относительно друг друга.-.Для подвода и отвода жид ких фаз имеются патрубки. Отдельньо пульсатором жидкости в объеме аппарата сообщается возвратно-поятупател ное движение. В аппарате противоточио движутся две нёсмешивающиеся между собой жидкое и.Проходя по вертикапьным плоским каналам, жидкость на выходе из щелевидных зазоров получает определенное направление - об разуется зона активного смешения Ся Одаако недостатком известных пуль сационных секционирован1ии э1 стракто ров является значительный расход ме .талла на изготовление внутренН€ й начинки, Сигчатые (либо решетчатые ) тарелки имеют ограниченное живое се чение, что снижает прспзводитель- ность аппарата и увеличивает гидравлическое сопротивление, а это увели чивает энергозатраты. Изготовление и монтаж тарелок внутри колонны требует значительных трудозатрат. Целью изобретен(1я является интенсификация процесса массообмена путем создания активного гидродинамического режима в смесительной секции. Поставленная цель достигается тем, чТо пульсационный экстрактор, включающий вертикальный цилиндрический корпус, разделенный по высоте на отстойные и смесительные секции с пакетами вертикальных плоскопараллельиых перегородок, расположенными на равном расстоянии друг от друга, концы которых загнуты, снабжен язЬчками, выполненными в средней части перегородок в форме треугольника или трапеции под углем 30-40от вертикали, при этом сме.жные. язычки каждой перегородки направлены в противоположные стороны и перекрывают на половину зазоры между перегородками, верхний и нижний пакеты перегородок повернуты на 90 а. а последующие - .на 4Б относительно смежных, пакетов. На фиг. 1 представлен экстрактор, разрез} на фиг. 2 - кольцевой разрез колонны, вид на плане, на фиг. 3, - узел 1 на фиг. 1 (узел компановки отштампованных лепестков Ч языЧков } в плоских KaHcinaxj , на фиг. 4 - узел на фиг. 3 , объемное изображение плоской пластины с за- . гнутыми под определенным углом языч ками . Пульсационный экстрактор состоит из корпуса 1 с чередующимися смесительными 2 и отстойными 3 секциями. Смесительная секция содержит пакет вертикальных плоскопараллельных;пластин 4,: расположенных на равном расстоянии друг от друга и образующих щелевидные зазоры. Все плоские пластины (листы )в средней части имеют язычки 5 в форме треугольников или же трапеций, при этом крайние пластины имеют загнутые в сзторону корпуса колонны торщл б, образуя некоторый зазор (сектор) 7. . Плоскопараллельные перегородки фиксируются на рабном расстоянии друг от друга распорными тягами 8. Для подвода и отвода жидких фаз имеются патрубки 9-12. Для обеспечения противотока, увеличения межфазной.поверхности и интенсификации массообмена Содержимому аппарата с помощью отдельного пульсатора сообщается возвратно-поступательное движение. Пульсатор подключается к патрубку 13. Экстрактор работает следующим образом. В штуцер 9 подается тяжелая фаза, которая.выводится через штуцер 10, 3;,10 В штуцер 11 подается легкая фаза выводимая через штуцер 12. Таким образом, в колонне противрточно двигаются Две несмешивающиеся между собой жидкости, одна из которых при этом диспергируется. Контактируемыё жидкости пульсатором приводятся в колебательное движение, которые jpasномерно распределяются-В вертикаль- иых плоских каналах смесительной сек;Ции,а в средней .части каналов военикают турбулизируюцие потоки за вчет язычков (лепестков), загнутых в двух плоскостях (поочередно в бдну. и другую стороны ) по одной линии язычки имеют форМу треугольника или. трапеции. Загнутые лепестки спо1зобствуют также тому, что потоки жид кости в соседних кангшах чередую т|ся, т.е. возйикают перекрестные .Крайние вертикальные пластины имеют загнутые кромки в сторону ; стенок аппарата, что способствует возникновению направленных струй : и сводит до Минимума стеночный эффект, а поворот пакетов пластин на угол 9О от первого верхнего и последнего (нижнего) позволяют перёкрывать все сечение аппарата струенаправленными потоками в сторону ст.еиок, при зтом угловые зазоры пе; Р Т 764 рекрываются поворотом пакетов последующих пластин на 45° относителэно друг друга. Таким образом, в смесительной секции образуется ак-;тивный гидродинамический режим за счет турбулизирующихся потоков в средней зоне плоского канала, перекрещивающихся потоков в смежных каналах, струйно-направленных потоков в сторону стенбк колонны. .„ ;использование изобретения позволит резко увеличить производитель|ность установки, так как отсутствуют тарелки (ситчатые, решетчатые / - их, ;роли выполняются загнутыми язычками, ;при этом проходное сечение колонны увеличивается в два раза. Значитель . Гно улучшается технология изготовления насадки - в качестве заготовок бе1рутся стандартные листы, толщиной jo,5-l Miyi и выштамповываются в них ;язычки под определенным углом, значительНо упрощается также сборка пакетов пластин. Исключение тарелок яз пакета пластин дает значительную экономию в металле - 50% от общего 1веса внутренней начинки.j , в таблице приведены результаты : 1зкспериментов по гидродинамике и -массообмена на модельных системах. м Н, мм h,MM г

П р и м е ч а н и ; h . ot- угол наклона загнутых язычков- от вертикали; р- угол поворота последующих пакетов (после первого верхнего и нижнего)относительно друг друга; V- угол поворота верхнего It нижнего пакетов относительно последующих; - угол наклона торцов крайних вертикальных пластин; S -ширина зазора между вертикальными пластинами/ Н- высота вертикальных плоских пластин; h высота катета загнутых язычков; (Y - V ) ;: А.-Ц--ЙМГТ00%- степень извлечения; .:A.V , .,,..;.- ; ; . - . . 00, г д jj-i -,.фактор энергоэффективности, , у о 3 . - - . где Ve Уд: - 6оответс5твенно расходы сплошной и дисУ , Y.J - начальная и конечная концентрация бенW - суммарная нагрузка по обеим фазам, , ВЭТС - высота , эквивалентная теоретической персной фаз; зойной кислоты в воде, г/л; Х„ - начальная концентрация бензойной кисло: ты в дизтоплире, г/л; «за. . ступени, м; .3 - интенсивность .пульсаций, м/ч.

Поисковая работа выполнялась в колонме диаметром 80 мм, оптимальные варианты повторялись в аппарате 400 мм. Исследования по гидродинамике проводились на системе вода - дизельное топливо, по массообмену - на системе вода - бензойная кислота - диэтопливо. Эффективность экстрактора оценивали по глубине извлечения и фактору энергоэффективности.

По результатам экспериментальных данных можно заключить, что опти мальннми параметрами являются (5 6-10°, oi 30-40° (Ь , 1Г 90 h 0,55 .

Приведённые характеристики объясняются увеличением угла наклона .

язычков (с/.) t а также катета их (, что дает лучшие значения по степе ни извлечения в этом случае система язычков начинает выполнять роль щелевидных тарелок, но при этом увеличиваются гидравлические сопротивления, растут энергозатраты - уменьшается фактор энергоэффективности. Поворот второго пакета пластин на 9о относительно первых (снизу и свеху) дает возможность создать струйно-направленные потоки в сторону стенок по всему периметру колонны, а поворот последующих на 45 относительно друг друга перекрывает угловые секторы. Таким образом,решается проблема стеночного эффекта по всей высоте аппарата.

Фиг.1