Массообменный аппарат Советский патент 1990 года по МПК B01J47/06 B01D15/04 C02F1/42 C02F1/42 C02F101/00 C02F103/34 

Изобретение относится к аппаратурному оформлению химико-технологических процессов, протекающих в системе твердое тело - жидкость, и может быть использовано в химической промышленности, в системах водоподготов- ки для сорбционного извлечения ценных компонентов из растворов.

Цель изобретения - увеличение скорости массообмена и снижение потерь твердой фазы.

На чертеже изображен массообменный аппарат, продольный разрез.

Аппарат содержит корпус 1 с патрубком 2 ввода исходного раствора и твердой фазы. Патрубок 2 снабжен обратным клапаном 3. Корпус 1 имеет крышку Ь и днище 5. Вдоль оси аппарата в корпусе установлен дренаж, выполненный и виде микропористого цилиндра 6.

Материал цилиндра 6 выбирается в зависимости от размера твердых частиц и агрессивности среды. В качестве такого материала могут быть применены керамика, пористый титан, прессованное оргстекло, полимерные материалы с размером пор от 5 мкм и ниже.

Цилиндр 6 делит объем аппарата на внешнюю реакционную камеру 7 и внутреннюю 8. Внутренняя камера 8 снабжена поршнем 9 со штоком 10 и приводом 11 возвратно-поступательного перемещения. Крышка А и днище 5 снабжены патрубками 12 и 13 вывода отработанного раствора, имеющими обратные клапаны 1А и 15 для регенерирования потоков.

СП

DO СО J

сл

1

31

Аппарат работает следующим образо Внешняя реакционная камера 7 запоняется суспензией из тонкодисперсной твердой фазы (сорбента или ионита) и исходного раствора, причем твердая фаза вводится сразу в достаточном дл процесса количестве, которое остается в дальнейшем постоянным. Далее включается привод 11, который сообщает поршню 9 возвратно-поступательное движение по всей высоте ципиндра 6. При движении поршня 9 внутри цилиндра в пространстве перед ним образуется зона повышенного давления, а в пространстве за поршнем 9 - зона разрежения. Допустим, что первоначально поршень Э находился в крайнем нижнем положении и из него начинает движение вверх. Из зоны повышенного давления стравливается находящийся там воздух через открытый клапан и патрубок 12.

Кроме того, в зоне разрежения внутри камеры при закрытом клапане через пористые стенки цилиндра 6 всасывается частично отработанный раствор из внешней реакционной камеры 7, при этом частицы твердой фазы оседают на наружной поверхности цилиндра 6„ находящейся за плоскостью поршня 9 по ходу его движения, а свежий раствор поступает во внешнюю камеру 7 через патрубок 2 и открытый под действием разрежения клапан 3 в объеме, равном объему раствора; поступившего в зону разрежения. Так продолжается до тех пор, пока поршен не достигнет крайнего верхнего положения, К этому моменту всасывание прекращается, верхний клапан закрывается, а наружная поверхность цилиндра 6 покрыта осажденными на ней частицами твердой фазы. Затем поршень 9 начинает двигаться в обратном направлении, т.е„ сверху вниз. Зона разрежения и зона повышенного давления меняются местами. Из зоны повышенного давления часть раствора, фильтруясь через пористую поверхность цилиндра 6, поступает обратно в реакционную камеру 7, смыкая слой осевшей на нем твердой фазы и перемешивая ее с раствором, а другая часть отработанного раствора из зоны повышенного давления выпускается через открытый клапан 15 и патрубок 13 В зоне разрежения засасывается отработанный раствор из реакционной каме

10

15

20

25

,

. 30

35

40

45

50

55

ры, фильтруясь через пористую стенку цилиндра 6, на которой осаждается твердая фаза, а через патрубок 2 и открытый клапан 3 в реакционную камеру 7 поступает очередная порция свежего раствора в объеме раствора, поступившего в зону разрежения, и раствора, поступившего из зоны повышенного давления обратно в реакционную камеру 7, т.е. объему отработанного раствора, слитого через патрубок 13. Так продолжается до момента достижения поршнем 9 крайнего нижнего положения. Затем при движении поршня 9 в обратном направлении процесс повторяется .

Таким образом, во время работы предлагаемого аппарата осуществляются контактирование жидкой и твердой фаз, непрерывное обновление жидкой фазы в реакционной камере, непрерывное разделение жидкой и твердой фаз с отводом отработанной жидкости, непрерывная регенерация материала дренажа, интенсивное перемешивание фаз за счет постоянной циркуляции поступающий и отсасываемой жидкости в реакционной камере. Б аппарате можно проводить различные массообменные процессы с участием твердой и жидкой фаз, причем размер частиц твердой фазы может быть сколь угодно малым и лимитируется размером пор дренажа. Вследствие непрерывной регенерации фильтрующего материал, дпенажа гидравлическое сопротивление предлагаемого аппарата остается неизменным на протяжении всей его эксплуатации.

Формула изобретения

1.Массообменный аппарат, включающий корпус с патрубками ввода и вывода раствора, подвижный цилиндрический поршень, отличающийся тем, что, с целью увеличения скорости массообменз и снижения потерь твердой Фазы, аппарат снабжен цилиндрическим микропористым дренажем, в котором расположен поршень, а дренаж делит корпус на реакционную и внутреннюю камеры,

2.Аппарат по п.1, отличающий с я тем, что патрубки вывода раствора установлены на торцах внутренней камеры, патрубок ввода раствора - на внешней стенке реакционной камеры, причем патрубки снабжены обратными клапанами.

./

- У Л

Изобретение относится к аппаратурному оформлению химико-технологических процессов, протекающих в системе "твердое тело - жидкость", и может быть использовано в химической промышленности, в системах водоподготовки, а также для сорбционного извлечения ценных компонентов из растворов. Цель изобретения - увеличение скорости массообмена и снижение потерь твердой фазы. Массообменный аппарат включает корпус с патрубками ввода исходного раствора и вывода отработанного раствора, цилиндрический микропористый дренаж, в котором расположен поршень. Дренаж делит корпус на внешнюю реакционную и внутреннюю камеры. Поршень, двигаясь, создает зоны повышенного и пониженного давлений и попеременно засасывает раствор из реакционного пространства для вывода его, затем фильтрует его опять в реакционное пространство, смывая слой осевшей твердой фазы с пористой поверхности цилиндра. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Составитель И.Рогачева Редактор А.Мотыль Техред л.Сердюкова Корректор С.Черни

Заказ 7

Тираж 21

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. /5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина,101

Подписное