Вихревой экстрактор Советский патент 1985 года по МПК B01D11/04 

Изобретение относится к массообменным аппаратам и может использоваться в технологических линиях химической промышленности, где реализуется процесс экстракции. Известен вихревой аппарат, состоящий из корпуса, патрубков для подвода и отвода материальных потоков, направляющего кону са и лопаточного завихрителя. В основу пр ципа работы этих аппаратов положено формирование капельно-зернистой структуры диспергируемой фазы в сплошной путем нало жения центробежных сил, действующих в обратном направлении по сравнению с гидродинамическими силами 1. Для развития достаточной центробежной силы необходим большой перепад давления. В противном случае не будут достигнуты окружные скорости, обеспечивающие работу аппарата. Энергия вихревого потока в дальнейшем используется для отделения капель дисперсной фазы из сплошной. На этот процесс затрачивается незначительная часть знергии и из аппарата выходит еще за- , крученный поток, что указывает на значительные потери энергии и повышает гидравлическое сопротивле1ше на выходе и в трубопроводах. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является вихревой аппарат, состоящий из патрубков для подвода и отвода материальных потоков, коллектора с форсун ками, лопато1шого завихрителя, направляющего конуса и корпуса, образующих рабочую полость 2. В известном аппарате энергия вихревого потока затраченная на его раскрутку, используется не полностью и закрученный выходящий поток создает повышенное гидравлическое сопротивление на выходе из аппарата и в трубопроводах. Кроме того, высокая скорость фаз по аппарату ограничивает их время пребывания в нем, что снижает эффективность его в работе. Цель изобретения - увеличение эффектив ности экстрактора путем утилизации энергии вихревого потока. Поставленная цель достигается тем, что вихревой экстрактор, содержащий корпус и направляющий конус, образующие рабочую полость, коллектор с форсунками, лопаточный завихритель, патрубки для ввода вывода взаимодействующих фаз, снабжен ус тановленными на вертикальном валу соосно корпусу радиальной турбиной, размещенной в рабочей полости, и насосом, размещенным снаружи корпуса, а также отстойником, рас положенным под рабочей полостью, при этом вход насоса соединен с отстойником, а выход - с коллектором. Для обеспечения работы аппарата зкстрагент должен иметь массовую плотрюсть большую, чем исчерпываемая фаза. На фиг. 1 изображен вихревой экстрактор, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Вихревой экстрактор содержит корпус 1 с патрубками для подвода 2, 3 и отвода 4, 5 материальных потоков. Внутри корпуса находится направляющий конус 6, лопаточный завихритель 7 и радиальная турбина 8, закрепленная на валу насоса 9. Распределение тяжелой фазы осуществляется через коллектор 10, имеющий форсунки 11. Между корпусом и направляющим корпусом расположена рабочая полость 12. Вихревой экстрактор работает следующим образом. В патрубок 2 подают исчерпываемую фазу, которая, распределяясь по сечению меж: ду корпусом и направляющим конусом 6, поступает в раздаточную камеру 13. Одновременно в патрубок 3 подают экстрагент, который через коллектор 10 и форсунки 111 также поступает в раздаточную . камеру 13 (массовая плотность экстрагента выше, чем у исчерпываемой фазы). Из раздаточной камеры исчерпываемая фаза, содержащая капли экстрагента, попадает в радиальный лопаточный завихритель 7, в котором дисперсная среда разгоняется, приобретая помимо радиальной скорости большую тангенциальную составляющую. В рабочей полости 12 дисперсная среда раскручивается за счет срабатывания некоторого перепада давле1гая на лопаточном завихрителе 7, а мае сы экстрагента центробежными силами отбрасываются назад к лопаточному завихрителю, но под действием гидродинамических сил сопротивления возвращаются в рабочую полость. В результате устанавливается такой режим движения дисперсной среды (несущая среда с дисперсной фйзой в виде капель), когда, массы останавливаются в своем радиальном движении и совершают только вращательное. В результате формируется плотный капельно-зернистый слой экстрагента, через который профильтровывается исчерпываемая фаза. В этот момент происходит интенсивнь1Й массообмен, поскольку возникает большая скорость несущей среды относительно дисперсной фазы, что вызывает коалесценцию, дробление капель и сильную турбулнзацию потока и как следствие быструю смену поверхности контакта фаз. Вращаясь в рабочей полости, капли под действием сМ тяжести оседают вниз, прекращают движение

и скагшиваются в отстойнике 14. Образующийся рафинат из рабочей полости в закрученном состоянии поступает на радиальную турбину 8 и, отдавая кинетическую энергию вращательного движения, раскручивает ее.

Развиваемая турбиной мощность потребляется насосом 9, который перекачивает зкстракт из отстойника 14 в коллектор 10, образуя рецикл. По мере насыщения экстрагента экстрагируемым веществом часть экстракта отводится через патрубок 4. Слабо закрученный рафинат после радиальной турбины 8 покидает экстрактор через патрубок 5.

В предлагаемой конструкции вихревого экстрактора избыток энергии потока срабатывается на радиальной турбине, а полезная работа турбины используется на вращение насоса, который перекачивает частично отработанный экстрагент из отстойника в коллектор, образуя рецикл, при котором время пребывания фаз в аппарате увеличява тся, а значит, увеличивается и его эффективность. Срабатывание энергии потока на радиальной турбине утилизирует энергию затраченную на формирование устойчивого контактного зернистого слоя, в котором реализуется массообмен.

ВИХРЕВОЙ ЭКСТРАКТОР, содержащий корпус и направляющий конус, образующие рабочую полость, коллектор с 11 Ю форсунками, лопаточный завихритель, патрубок для ввода и вывода взаимодействующих фаз, обличающийся тем, что, с целью, увеличения зффективности путем утилизации энергии вихревого потока, экстрактор снабжен установлет1ыми на вергикальном валу соосно корпусу радиальной турбиной, размещенной в рабочей полости, и насосом, размещенным снаружи корпуса, а также отстойником, расположенным под рабочей подсетью, при этом вход насоса, соединен с отстойником, а выход - с коллектором. (Л 4 О 00

/

8