Устройство для диспергирования двух жидких фаз Советский патент 1989 года по МПК B01D11/04 

I

(21)4028550/23-26

(22)27.11.86

(31)854725

(32)28.11.85

(33)FI

(46) 23.12.89, Бюл. № 47

(71)Оутокумпу Ой (FI)

(72)Брор Гё ран Ниман, Стиг-Зрик Хальтхольм, Лауно Лео Лилья

и Валто Йоханнес Мякитало (FI) (53) 66.061.5.05(088.8) (56) Патент СМА N 4628391, кл. В 01 D 11/04, 1980.

Патент США N 4235602, кл. 23-293, 1978.

Патент Великобритании N 2024645, кл. В 01 D 11/04, 1980.

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ Л11СПЕРГИРОВАНИЯ

ДВУХ гашких ФАЗ

(57) Изобретение относится к устройству для диспергирования двух жидких фаз в процессе экстрагирования растворителя, для регулирования желаемого типа дисперсии и для подъема образовавшейся дисперсии до уровня, который будет намного выше поверхности жидкости, находящейся в смесителе. Цель изобретения - получение дисперсии, улучшение качества и создание двухконтурной шчркуляции. В предлагаемом устройстве к циркулирующему цилиндру 6 смесителя 5 подсоединены обратный трубопровод тяжелой фазы 27 и обратный трубопровод

о S

(Л

ел

со kx)

см

лсгнсп (. I ibi , которые отходят от отстоГшпка одиоГ) и той же стадии экстра иронания. 1-1 иерхной части смесителя коаксиально с турбонасосом 9 устанои, ИМ дисперсионный насос 12, при геи пи , .угановлен в точке, где ,И 1спорсия поднимается над поверхностью ,1(м-ги 8 с тесителя через две- /п.-агиьч гь чатьгре вертикальные трубки 15. Верхние кони,ь1 поднимающих вер- ппсальнмх трубок 15 соединяются с Kpyi onoi i трубой 18, из которой поток дисперсии проходит к следующей стадии обработки через сборный лоток 22.

Круговая труба 18 снабжена по меньшей мере одной горизонтальной прорезью, расположенной внутри круговой трубы под углом 20-40° от самой высокой точки трубы. Круговая труба снабжена наклонным вниз элементом, установленным на внешней кромке ее. Труба также снабжена кольцеобразной пластинкой. Внешняя поверхность сборного лотка снабжена наклонной поверхностью 25, направленной внутрь смесителя и продолжается в виде изогнутой внутрь тормозной поверхности 26,

15

5 3.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к устройству для диспергирования двух жидких фаз в процессе экстрагирования растворителя, для регулирования желаемого типа дисперсии и для подъема образовавшейся дисперсии до уровня, который будет намного выше поверхности жидкости, находящейся в смесителе. Цель изобретения - получение дисперсии, улучшение качества и создание двухконтурной циркуляции. В предлагаемом устройстве к циркуляционному цилиндру 6 смесителя 5 подсоединены обратный трубопровод тяжелой фазы 27 и обратный трубопровод легкой фазы 29, которые отходят от отстойника одной и той же стадии экстрагирования. В верхней части смесителя коаксиально с турбонасосом 9 установлен дисперсионный насос 12, причем он установлен в точке, где дисперсия поднимается над поверхностью жидкости 8 смесителя через две-двадцать четыре вертикальные трубки 15. Верхние концы поднимающих вертикальных трубок 15 соединяются с круговой трубой 18, из которой поток дисперсии проходит к следующей стадии обработки через сборный лоток 22. Круговая труба 18 снабжена по меньшей мере одной горизонтальной прорезью, расположенной внутри круговой трубы под углом 20-40 ° от самой высокой точки трубы. Круговая труба снабжена наклонным вниз элементом, установленным на внешней кромке ее. Труба также снабжена кольцеобразной пластинкой. Внешняя поверхность сборного лотка снабжена наклонной поверхностью 25, направленной внутрь смесителя и продолжается в виде изогнутой внутрь тормозной поверхности 26. 5 з.п.ф-лы. 3 ил.

Язобретенип о пюсится к устройству для диспергирования двух жидких фаз в процессе экстрагирования раст- воритспя с помощью интенсифицирован- Hoii пе;;т ка.иьн(1Й циркуляции.

Целью изобретения является получение дисперсии улучшенного качества и Ci -здание дпухкоитурной циркуляции ,

На ibiir. 1 дан смеситель, предотс- тоГшик и orciofiHHK, установленные вокруг гмс С1 1 е ия, поперечный разрез на (Ьиг. 2 - дисперсион ц.1Й насос, аксонометрия; на ()иг. 3 - перхняя част смесителя, г. 1Г1ер1:Чный разрез.

Устроис : ; голл ржит смеситель 1 ,

предо cTcn ii-и:: 2 и отстойник 3, тру- 6on;i(.iu..in 6. Г,иркулицион11ьи1 цилиндр 5, ко гпр(,1й расположен п нижней (дон- ) Mt iCTn С .мес ителя, сужаюигуюся ко- пусооОразную нерхнюю часть 6 циркуляционного Г:ьппндра 5 и пропод 7, HanpaiUiCHiihifi в верхнюю часть смесителя, т.е. на ттонерхность жидкости 8. Диспергирование фаз жидкости про- исходит цилиндром циркуляции и с помощью турбинного насоса (турбонасоса) 9, Установленного по отношению к ciiecHTCjiio в ;елом по центру или Э верхней части смесителя. Внутри смеситгля по его периферии установлено раздели ел1,ное кольцо 10, цри- ieM оно устапг Члено на той же высоте, что и туv 6oHacoc, чтобы раздели- тельн ое кочьцо 10 направляло струю турбонасоса и основном вверх, благодаря чеьгу в случае будет об- разовыват1,ся циркуляция дисперсии в виде дпойнс) петли (направление

циркуляции дисперсии на фиг. 1 показано стрелками).

Чтобы данный смеситель работал эффективно даже в случае обработки высокого объема потока раствора при гарантировании более равномерной интенсивности перемешивания, но которая в среднем будет ниж.е обычной (интенсивности), в верхней части смесителя и на одной оси 11 с турбонасосом 9 устанавливается дисперсионный насос 12. Основной и главной Функ191ей дисперсионного насоса является гарантирование подъема потока дисперсии до уровня, который будет намного выше поверхности находящейся в смесителе жидкости, поскольку в данном случае поверхность жидкости Б предотстойнике 2 и отстойнике 3 также будет выше поверхности находящейся в смесителе жидкости. Дисперсионный насос 12 вращается с той же скоростью, что и турбонасос. Всасывающее входное отверстие 13 всасывающего цилиндра 14 дисперсионного насоса 12 располагается довольно близк от турбонасоса, несколько выше его средней точки, но обязательно ниже поверхности жидкости. Обслуживающие дисперсионный насос и поднимающие вверх трубки (вертикальные ,трубки) 1 устанавливаются своими нижними концами во всасывающем ю линдре, который сверху закрыт герметически. Упомянутые вертикальные трубки устанавлива- ются таким образом, чтобы ойи образовали расширяющийся вверх конус. Вокруг вертикальных трубок в нижней их м.ч ти (в частности ниже поверх515

иости жидкости) устаноплены конусные плиты 16 и 17. В верхней своей эти конусные плиты удлиняются по меньшей мере до тог-о же уровня, на котором находится поверхность Ж11дкос ти 8 смесителя. Эти конусообразные пластинки врар(аются с той же скоростью, что и вертикальные трубки.

Угол возвышения или подъема вертикальных трубок выбирается в зависимости от размера отверстия и скорости вращения самих трубок в диапазоне 30 - 60°. Количество вертикальных трубок может находиться в пределах 2-24. Диаметр вертикальных трубок выбирается с таким расчетом, чтобы скорость потока внутри трубок оставалась относительно низкой 0,1 - 0,5 м/с.

Образуемая потоком внутри этой площади турбулентность обычно бывает незначительной, так что работа, насоса или насосов не будет способствовать уменьшению размера средних капель .

В предлагаемом устройстве вертикальные трубки выполнены прямыми, однако они могут иметь и другую форму, но при обязательном условии, что эта форма не будет придавать предназначенной для перекачки дисперсии импульсное усилие, которое будет либо слишком слабы, либо слишком сильным После правильного измерения высота подъема дисперсионного насоса должна быть таковой, чтобь она поддерживала поверхность смесителя на таком низко уровне (подъем потока дисперсии на такой высокой уровень), чтобы легкая фаза жидкости из сборного лотка соседней ячейки свободно проходила на поверхность смесителя без индивидуального срабатывания насоса и чтобы тяжелая фаза жидкости проходила в цилиндр циркуляции непосредственно под турбонасосом.

Вертикальные трубки 15 доводят поток дисперсии непосредственно до круговой трубы 18, которая соединяет все вертикальные трубки. Круговая трубка выполняет функтщю центрифуги, разделяя фазы раствора, а в самой кольцевой или круговой трубе поток несколько затухает только по причине частичного столкновения вытекающих из вертикальных трубок подпотоков. Поток дисперсии выходит из круговой трубы 18 (фиг. 2 и 3) через горизон8406

тальную прорезь 19, которая располагается внутри круговой трубы под углом примерно 20-40° по отношению к самой высокой точке трубы. Совсем необязательно выполнять горизонтальную прорезь 19 равномерной: пместо одной равномерной прорези можно выполнить и использовать несколько неJQ больших прорезей, выполненных в той части трубы,, которая всегда находится в интервале между вертикальными трубками .

Над круговой трубой наклонно устаJ5 навливается кольцеобразная пластина 20, которая окружает круговую трубу и заставляет поток дисперсии, выходящий из круговой трубы, течь в интервале между кольцеобразной пластиной

20 20 и самой круговой трубой. По внешней кромке круговой трубы 18 установлен наклоненный по направлению вниз элемент 21, внешняя поверхность которого будет параллельна кольцеобразной

5 пласт ине. Основной функцией этого элемента 21 является заставить поток дисперсии отходить от круговой тру- . бы. Кольцеобразная пластина и элемент 21 подобраны и установлены относи0 тельно друг друга таким образом, чтобы они йаправляли по ток дисперсии, который выходит из круговой трубы, по направлению вниз под углом пример- , но в 45°.

Из круговой трубы 18 поток дисперсии проходит в верхнюю часть смесителя и дальше в сборт 1й лоток 22 для дисперсии, который окружает верхнюю часть смесителя. Нижняя или допная

.Q поверхность сборного лотка находится выше уровня поверхности жидкости 8, находяп1ейся в смесителе. Внешняя поверхность 23 сборного лотка одно- временно выполняет функцию поверхности 1Ц1линдра самого смесителя. Внутренняя поверхность 24 сборного лотка может быть выполнена, например, таким образом, чтобы в своей нижней части она была параллельна внешней

л поверхности, а в своей верхней части параллельна вертикальным трубкам 15 дисперсионного насоса. Кроме того, в соответствии с вариантом настоящего изобретения образуется поверхность 25, которая наклоняется от - внешней поверхности сборного лотка по направлению внутрь, чтобы принять |на себя поток дисперсии, причем нижняя часть наклонной поверхности

5

5

5

25 продолжается в виде изогнутой внутрь тормозной понерхности 26.

Гибкая или нежная обработка дис- перс1ш является очень важным фактором в сведении на нет вероятности образования или возникновения эмульгирования. Именно поэтому конструкция устройсгБа вюпочает в себя наклонную поверхность 25, о которую выходящий из круговой трубы поток дисперсии ударяется под очень небольшим утлом. Тормозная поверхность 26 используется для замедления потока дисперсии, так как проходящий вдоль этой поверхности поток дисперсии вынужден преодолевать сопротивление все еи;е дейст- .вующей центробежной силы. Если реакция зкстрак1Ц1и протекает медленно, тогда эту тормозную поверхность можно не использовать, и в этом случае сборный лоток будет функциоггировать в качестве элемента продолжения самого смесителя, так как уже находящаяся в сборном лотке дисперсия все еще совершает вихревое движение. Устройство работает следующим образом. Из сборного лотка поток дисперсии проходит в предотстойник, а затем и в отстойник.

Диспергирующее устройство (фиг.1) снабжено также обратными трубопроводами, отходящими от отстойника одного и того же этана экстрагирования: обратным трубопроводом 27 для более тяжелой фазы, который снабжен клапанами 28, и обратным трубопроводом 29 для более легкой фазы, который снабжен клапаном 30. Обратные потоки проходят в коническую часть 6 цилннд- ра циркуляции. Обратный трубопровод 27 тяжелой фазы используется также и в операциях по подготовке оборудования к запуску в работу. Соединенный с рабочим дисперсионным насосом обратный трубопровод тяжелой фазы гарантирует начало действия циркуляции двойной петли, которая является важным моментом нормальной работы всего смесителя. Различия в удельном весе используемых растворов может привести к возникновению ситуации, когда часть легкой фазы будет находиться в верхней части смесителя, а часть тяжелой фазы - в нижней части смесителя в качестве препятствий для нормального зануска в работу циpкyJfя ции смесителя. Таким образом, дисперсионный насос будет поднимать отно

5

0

5

0

5

0

5

0

5

сительно большую часть легкой фазы ггепосредственно в отстойник, откуда часть тяжелой фазы будет возвращаться по обратному трубопроводу в смеситель. После непродолжительного периода работы устройства в турбонасос смесителя через цилиндр циркуляции будет поступать достаточное количество тяжелой фазы раствора, так что имеются все условия для нормального запуска в работу циркуляции двойной петли. Рекомендуется с помощью клапана 28 постоянно поддерживать возврат слегка тяжелой фазы.

Обратный 29 трубопровод легкой фазы можно использовать в том случае если необходимо или желательно диспергировать тяжелую фазу на капли. Если высота подъема дисперсионного насоса 12 и его производительность вполне достаточны и удовлетворительны, тогда поверхность жидкости в смесителе понижается настолько, что можно без труда и успешно осуществить также и возврат легкой фазы. Другим лимитирующим фактором в данном случае является сужение, обусловленное конусообразной верхней частью 6 цилиндра циркуляции, это сужение при-водит иногда к образованию внутри цилиндра циркуляции низкого давления. Именно поэтому рекомендуется вводить все порции раствора в верхнюю часть цилиндра циркуляции. Площадь поперечного сечения цилиндра - циркуляции должна быть в 0,2-0,6 раза больше площади поперечного сечения самого смесителя. Если поток дисперсии проходит вниз в циркуляцию двойной петли, тогда этот поток дисперсии попадает в цилиндр 5 циркуляции через отверстия 31, расположенные в непосредственной близости от нижней части цилиндра циркуляции.

Если нейтрализующие добавки вводятся непосредственно в смеситель, тогда ре комендуется размещать необходимые измерительно-считывающие устройства 32, например для измерения величины РН, и некоторые другие электроды в верхней части смесителя, на них постоянно воздействовала поднимающаяся строго вверх струя турбонасоса. Следовательно, .установленные ч пределах главной струи электроды всегда будут находиться в , чистом состоянии и обеспечивать более

высокую степень точности проволиг ых измерений.

Формула изобретения

1, Устройство Для диспергирования двух жидких фаз, содержащее смеситель, циркуляционный цилиндр, расположенный в его нижней части, турбинный насос, установленный над циркуля ционньм цилиндром, разделительное кольцо, предварительный отстойник, окружающи смеситель и отстойник, подсоединенный к смесителю, возвратный канал тяжелой фазы и канал легкой фазы от отстойника, отличающееся тем, что, с целью получения дисперсии улучшенного качества и создания двухконтурной циркуляции, возвратный канал тяжелой фазы и канал легкой фазы соединены с верхней частью циркуляционного цилиндра, смеситель снабжен установленным над турбинным насосом соосно с ним дисперсионным насосом, всасывающий патрубок которого расположен над средней частью турбинного насоса, всасывающим 1Ц1ЛИНДРОМ, закрытым сверху и снабженным по меньшей мере двумя поднимающими трубами, конусными плитами, которые на нижнем конце проходят ниже поверхности жидкости, а

«/7/5/; f9js

IS

0

5

0

5

0

на верхнем конце - по меньшей мере до того же уровня, что и поверхность жидкости в смесителе, при этом поднимающие трубы снабжеЮ) соединительной круговой трубой с собираю 1и1м лотком.

А. Устройство по п. 1, о т л и - чающееся тем, что круговая труба снабжена установленной в наклонной плоскости кольцеобразной пластиной.

W.

24

29

28

Фиг.З