Пульсационный экстрактор Советский патент 1985 года по МПК B01D11/04 

4

СО 4

СО

ел

Изобретение относится к аппаратам химической технологии, предназначенным для проведения процессов жидкостной экстракции, и может быть использовано в различных отраслях промышле ности.

Известен пульсационный экстрактор содержащий вертикальный цилиндрический корпус, разделенный по высоте сичатыми тарелками на остойные и смеси тельные секции с вертикальными цилиндpичecки ш перегородками, образукяцими кольцевые зазоры и расположенными коаксиально друг другу lj .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является пульсационный экстрактор, включающий вертикальный цилиндрический корпус, разделенный по высоте тарелками на отстойные и смесительные секции с вертикальными перегородками, расположенными на равном расстоянии друг от друга, С целью интенсификации массообмена путем создания местных струйно-направленных потоков на выходе из щелеви ных зазоров и винтообразного вращения по высоте аппарата он снабжен пакетами.вертикальных плоскоскопараллельных перегородок, установленных в смесительных секциях на равных расстояниях друг от друга, верхние концы которых загнуты под углом S-IS и перекрывают на 1/3 за;зоры между вертикальными перегородка ми, при этом пакеты вертикальных перегородок по высоте колонны повернуты на угол 10-20 один относительно другого. Для подвода и отвода жидких фаз имеются патрубки, Отдельным пульсатором жидкости в объеме аппарата сообщается вoзвpaт o- поступательное движение, В аппарате противоточно движутся две не смешиваю1циеся между собой жидкости. Проходя по вертикальным плоским каналам жидкость на выходе из щелевидных зазоров получает определенное направ,ление - образуется зона активного смещения 2

Недостатком известных пульсационных секционированных экстракторов является значительный расход металла на изготовление ситчатьгх либо решетчатых тарелок. Изготовление и монтаж тарелок в колонне требуют значительных средств и трудозатрат, Ситчатые (решетчатые) тарелки имеют

ограниченное проходное сечение максимум до 50%, что сказывается на производительности аппарата. Налчие тарелок в экстракторе ведет к увеличению гидравлических сопротивлений, а это вызывает дополнительны энергозатраты.

Цель изобретения - интенсификация массообмена и увеличение производительности ,

Поставленная цель достигается тем, что в пульсационном экстракторе, включающем вертикальный цилиндрический корпус, разделенный по высоте на: отстойные и смесительные секции с контактными элементами, контактные элементы каждой смесительной секции выполнены в виде двух комплектов вертикальных листов в сочетании с пластинами, расположенными под углом 10-20 к ним и с зазором.от вертикали, при этом вертикальные листы установлены вьппе пластин, а комплекты установлены со смещением на 90° один относительно другого.

На фиг, 1 показан экстрактор, общий вид, в разрезе; на фиг, 2 разрезы А-А, Б-Б и В-В на фиг. 1 ; на фиг, 3 - узел I на фиг, 1, взаим кое расположение вертикальных и наклонных пластин,

Пульсационный экстрактор состоит из корпуса 1 с чередующимися смесительными 2 и отстойными 3 секциями. Смесительная секция состоит из двух комплектов 4 и 5 вертикальных листов 6 в сочетании с наклонными пластинами 7, при этом вертикальные листы располагаются параллельно друг другу и на равном расстоянии. Наклоные пластины образуют некоторый (малый.) угол и зазор от вертикали, « Комплект пластин 4 повернут на 90 относительно подобного комплекта 5, при этом в средней части 8 в местах стыка образуется решетка (сетка) с .равномерными ячейками, выполнякш ая роль тарелки. Одновременно при стыковке комплектов 4 и 5 пара пластин прямая и под углом, образует как бы сопло с горловиной в средней части В целом, в смесительной секции образуется множество сопел. Для подвода и отвода жидких фаз имеются штуцеры 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. В штуцер 11 подается легкая фаза, вьтодимая через штуцер 12. Таким образом, в колонне противотоком двигаются две не смешивающиеся между собой жидкости, одна из которых при

, этом диспергируется. Кон так тируемые жидкости пульсатором приводятся в колебательное движение, предварително распределяются между вертикальными листами 6, так как они выступают над наклонньми пластинами на высоту 10-20 мм, а затем жидкости как бы инжектируются в пространство между парами пластин - прямой и под углом, при этом в средней части (в местах стыка верхних и нижних

комплектов пластин) образуются горловины сопел, где скорости фазовых потоков достигают максимальной величины. Поворот комплектов пластин на 90° один относительно другого автоматически образует равномерную сетку (в местах их стыка) с заданными размерами ячеек,.

Таким образом, в смесительных секциях создается активный гидродинамический режим, включающий четкое предварительное равномерное распределение жидкостных потоков по сечению колонны между вертикальными равноудаленными друг от друга листами; инжектирование (создание соплового эффекта) в горловинах пар пластин - прямая и под углом; совместное создание струйного (в плоских каналах) и капельного (через сетку в местах стыка комплектов пластин) режимов; образование тройной систе№Л тарелок - струйного течения в верхнем комплекте пластин, капельного режима через равномерную сетку и струйного течения в нижнем ком- . плекте пластин.

Проведеныэксперименты по гидродинамике и массообмену на модельных системах (дизельное топливо-бензойная кислота-вода), результаты сведены в таблицу. Обозначения, принятые в таблице: «С - угол наклона пластин от верти1434354

кали; J - ширина зазора между вертикальными листами и кромкой наклонных пластин; S - расстояние между вертикальными листами; h - общая 5 высота вертикальных листов, которая определяется как S/h tgei ; h высота выступающей части вертикальных пластин над наклонными.

V,(.3H-3Kl 0 2 г , (00 7о - степень

9 н

л.

из влечения, РэТ - фак( о

этс

тор энёргоэффективности, гдеУе , V, соответственно расходы сплошной

и дисперсной фаз; JH к начальная и конечная концентрации бензойной кислоты в воде, г/л; Х - начальная концентрация бензойной кислоты в дизтопливе, г/л; W Vp + V суммарная нагрузка по обеим фазам, -ч; БЭТС - высота, эквивалентная теоретической ступени, м; J интенсивность пульсаций, м/ч.

Поисковую работу выполняют в колонне диаметром 80 мм, оптимальные варианты повторяют в аппарате диаметром 400 мм. Эффективность экстрактора оценивают по глубине извлечения бензойной кислоты из дизельного топлива водой и фактору энергоэффективности. По результатам экспериментальных данных (таблица) можно заключить, что оптимальными

параметрами являются о(, 10-20;S 5-10 мм, h 10-20 мм.

Полученные оптимальные характеристики можно объяснить следующим образом: увеличение угла наклона

пластин ( об) от вертикали до определенного предела дает лучшие значения по глубине извлечения, так как при этом увеличивается удерживающая способность (УС) аппарата, но

одновременно увеличиваются гидравлические потери, растут энергозатраты. Оптимальные размеры капель дисперсной фазы получаются при 8 5-10 мм, при больших значениях

увеличивается производительность экстрактора, но падает степень извлечения, при 5 менее 5 - наоборот. Влияние h можно объяснить тем, что выступающая часть играет роль

.рассекателей и успокоителей потоков в сопловой части.

Использование изобретения позволит увеличить производительность

установки, так как в колонне отсутствуют тарелки (сятчатые, решетча- , тые), вместо этого используется сетка, получающаяся конструктивно при сборке элементов смесительной секции, Значительно улучшается технология изготовления насадки - в качестве заготовок берутся стандартные листы толщиной 0,5-1 мм и фиксируются между параллельными листами пластины под определенным углом значительно упрощается сборка пакетов тшастин.

Технико-экономический анализ говорит о том, что предлагаемый аппарат по эффективности превосходит известные пульсационные секционированные экстра сторы.

ПУЛЬСАЦИОННЫЙ ЭКСТРАКТОР, включающий вертикальный цилиндрический корпус, разделенный по выботе на отстойные и смесительные секциы с контактными элементами, отличающийся тем, что, с целью интенсификации массообмена и увеличения производительности, контактные элементы каждой смесительной секции выполнены в виде двух комплектов вертикальных листов в сочетании с пластинами, расположенными под углом 1020 к ним и с зазором от вертикали, при этом вертикальные листы установлены выше пластин, а комплекты установлены со смещением на 90° один относительно другого.

(/

t

йг

-rW

фаг.У