Аппарат для растворения Советский патент 1986 года по МПК B01F1/00 

2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что отношения объема расширительной емкости к объему колонны равно 1-6.

- - .... „.,.. Изобретение относится к гидравлическим перемешивающим массообмен- ным устройствам и может найти применение в химической и других отрасля промышленности для интенсификации гетерогенных процессов, например. процессов растворения и выщелачивания, в частности, при растворении хлорида натрия.

Целью изобретения является повышение выхода целевого продукта и . возможность обработки крупнозернистых веществ полидисперсного состава.

На фиг. 1 схематически изображен аппарат, обпщй вид, на фиг. 2 - зависимость степени растворения (или выхода продукта) от соотношения (. Аппарат для растворения состоит из вертикальной колонны 1 (пуль- сационной части) с горизонтальными тарелками 2, выполненными в виде коаксиальных колец и направляющих ,лопаток, наклонно закрепленных межд кольцами, пульсатора 3, насоса 4

для создания пульсационного режима I. .. .

в смесителе.

Колонна 1 снабжена соединенной с ее нижним основанием 5 расширительной емкостью 6, имеющей увеличивающуюся по высоте Н площадь сечения S с размещенным в ее нижней части соплом 7, направленным вверх для передачи циркулирующей суспензии и свежей воды. В нижней части емкости 6 имеется штуцер 8 для периодического отвода нерастворимых , а в верхней - штуцер 9 для отвода циркулирукнцей суспензии и штуцер 10 подачи соли. Для циркуляции суспензии и создания гидрофонтанирующего режима емкость 6 снабжеиа нар жньоч циркуляционным т{ убопроводом 11, соединяющим сопло 7с верхней частью емкости. Вода

3, Аппарат по п, 1, о т л и- чающийся тем, что расшириЧ тельная емкость анабжена наружным циркуляционным трубопроводам,соединя- .ющим соплос верхней частью емкости.

для растворения соли и получения насыщенного раствора подается в сопло 7 или в циркуляционный трубопровод 11 через расходомер 12;

Колонна 1 соединена с емкостью 6 посредством переходного устройства 13.

Площадь сечения 5 связана с вы - сотой Н следующим соотношением:

/S/H 0,4-2,1. Отношение диаметра верхнего основания расширительной емкости Ар диаметру-колонны AVC, составляет 2-15. При этом отношение объема расширительной емкости

6 и объему колонны равно 1-6. Аппарат работает следующим образом.

Соль из склада соли подается через штуцер 10 в расширительную емкость

6. Туда же через расходомер 12 и сопло 7 подается вода в таком соотношении, чтобы получить раствор, близкий к насыщению после растворения всей поступающей соли. В расширительной

емкости 6 растворяются наиболее круп- Hbie кристаллы за счет интенсивного массообмена при фонтанирующем режиме перемешивания. Под фонтанирующим режимом понимается режим перемешива-ния твердой фазы, находящейся во взвешенном состоянии, струей жидкой фазы,входящей снизу в емкость с переменным сечением. При этом струя, входящая в слой взвешенных частиц

с большой скоростью, захватывает их и поднимает вверх по оси слоя. Скорость струи жидкости под действием сопротивления слоя и при увеличении его сечения падает по высоте, что

приводит к отбрасыванию частиц к станкам емкости 6, вблизи которых они вместе с жидкостью медленно опускаются ко входу струи, создающей по всей высоте эжекционный

ФФект, причем он наибольший у входаj

за счет которого частицы опять попадают в струю. Таким образом, рбеспе- чквает ся устойчивая интенсивная циркуляция частиц в аппарате и необходимое время контакта фаз, что в свою очередьj обеспечивает Интен- : сивный массообмен. Такой режим, приводящий к максимальному выходу целевого продукта, достигается в емкости с переменным по высоте сечением, в которой площадь сечения S и высота Я связаны соотношением

/Н 0,4 - 2,1, При соотношении, меньшем 0,4, сечение практически не меняется с высотой, и аппарат близок к колонному. Скорость жидкости в таком аппарате практически постоян на по высоте, и в нем не возникает рециркуляции твердой и жидкой фаз, поэтому время контакта фаз очень мало и не представляется возможности получить при растворении крупных частиц на выходе из аппарата реальных размеров раствор, близкий

к насыщенному. При соотношении, боль- 5 кристаллов на вход пульсационной шем 2,1, т.е. при резком увеличении части смесителя должны равномерно

сечения с высотой также отсутствует циркуляция твердой фазы вследствие того, что частицы не движутся ко вхо- .ду струи, а задерживаются на стенках аппарата и растворяются очень медленно.

Экспериментальные исследования показали, что степень превращения и или .выход целевого продукта зависит от величины рециркулирующего внутри аппарата потока фаз, а следовательно от соотношения экстремальным образом. Эта зависимость представлена на фиг. 2, из которой видно, что максимального значения степень растворения соли X (или выход продукта) достигается при значениях 0,4б Е 2,1

В расширительной емкости 6 крупные частицы соли циркулируют до растворения до определенного размера, обычно 200 - 500 мкм, а затем суспензия с мелкими кристаллами заданного размера, который обеспечивает нормальную без поломок работу пульсационной части, равномерно поступает в колонну 1 (пульсационную часть растворения), где происходит полное растворение оставшихся частиц в пульсационном режиме. При этом необходимо; чтобы в пульсационную часть аппарата не могли попасть ные кристаллы, и, в то же время, орость движения суспензии в нем

должна быть достаточной для его эффективной работы. Поэтому отношение диаметра верхнего основания расширительной емкости Ар к диамет

РУ (пульсационной части) колонны f

должно лежать в пределах Ар.|А

2-15. При соотношении, меньшем

2, скорость в пульсациоином сме. сителе не достаточна для его эффек

(ТИННОЙ работы, а при большем 15 скорость суспензии так велика, что возможно попадание нерастворившихся кристаллов в конечный раствор. Такой большой интервал изменения данного

соотношения обусловлен большим ин- тенвалом изменения разности плотностей обрабатываемых (растворяемых веществ и растворителей (fj Рж которая, в основном, определяет отт.

носительную скорость движения

фаз и может меняться от 0, - 8 103 кг/м .

Таким образом, для исключения проскока не успевших раствориться

подаваться частицы одного заданного размера, что при растворении полидисперсных систем, какой являбтся к рупнокристаллическая соль, с рудников, достигается соединением колонны (пульсационной части аппарата) с , расширительной емкостью при соотно -. шении - 2 - 15, при этом объемы расширительной емкости

и колонны, (пульсационной части) Vn, находятся в соотношении Vp)V , что обусловлено необходимым соотношением времени пребывания суспензии в расширительной емкости и в пульсационной части. В описанном аппарате при соединении колонны 1 (пульсационной части) и расширитель ной емкости 6 на вход пульсационной части аппарата попадают частицы одного строго заданного размера, что исключает возможность проскока не успевших раствориться крупных частиц в получаемьй раствор, и уже достаточно концентрированньй раствор, что позволяет значительно уменьшить высоту всего аппарата при получении растворов, близких к насыще- нию.При соотношении VP| , меньшем 1, время пребьтания в расширительной емкости мало и на вход пуль- :сационного смесителя могут попасть крупные кристаллы, что приводит к .их проскоку в конечный раствор.

При соотношении, большем 6, применение предложенного устройства для приготовления насьпценных растворов в непрерывном режиме практически невозможно из-за медленной кинетики растворения соли в растворах.

по составу близких к насьщению и, как следствие, неоёходимости использования аппаратов крайне большего размера для обеспечения требуемого для полного растворения всей

соли времени ее пребьшания ваппарате.

Редактор П. Коссей

Составитель Н. Федорова.

Техред. О.Неце Корректор Г. Решетник

Заказ 671/10 Тираж 578Подписное

ВШОШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035 Москва, Ж-35, Раушская наб., Д. 4/5

Феитал ПШ1 Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4