Способ жидкостной экстракции Советский патент 1991 года по МПК B01D11/04 

Изобретение относится к химической, нефтехимической и другим отраслям промышленности, использующим процессы жидкостной экстракции для разделения смесей, и может быть использовано в производствах органического синтеза, например в производствах капролактама, синтетического каучука и других.

Целью изобретения является повышение эффективности массообмена и производительности колонного аппарата путем оптимизации гидродинамического режима.

При наложении вибрационных колебаний на взаимодействующие фазы в результате введения внешней энергии происходящие при этом процессы дробления диспергируемой фазы превалируют над

процессами коалесценции (слияния) капель. В результате имеет место большой разброс образующихся капель по размерам и объем фракции мелких капель, имеющих диаметр менее 0,5 - 0,6 мм, достигает 10-15% и более.

В мелких каплях отсутствует внутренняя циркуляция жидкости, а сами мелкие капли движутся по колонному аппарату с меньшей скоростью, чем средняя скорость движения капель крупных размеров, в результате чего уменьшается полезная разность концентраций по высоте аппарата, что ведет к снижению эффективности массообмена и его производительность.

При остановках насадки и нахождении ее в состоянии покоя прекращается подвод

О

VI

00

4

внешней энергии к взаимодействующим фазам и процессы коалесценции капель превз- лируют над процессами дробления диспергируемой фазы. В результате происходит значительное сокращение объема фракции мелких капель как за счет их слияния в более крупные, так и за счет поглощения мелких капель крупными.

При циклическом чередовании режимов вибрации касэдки и нахождении ее в состо- янии покоя появляется возможность создания оптимального гидродинамического режима в аппарате, характеризуемого активным дроблением и перемешиванием взаимодействующих фаз в период вибрации насадки и ликвидацией нежелательней фракции мелких капель при нахождении насадки в состоянии покоя. Изменяя соотношение времени вибрации насадки и нахождения ее в состоянии покоя, можно для каждой конкретной системы подобрать оптимальный гидродинамический режим, при котором достигается высокая эффективность массообмена и большая производительность аппарата.

Пример 1. 20 кг 12%-ного раствора капролактама в трихлорэтилене обрабатывают 7,2 кг воды в противоточном режиме на лабораторном экстракторе диаметром 40 мм и высотой 1000 мм с 25 вибрирующими ситчатыми тарелками. Тарелки вибрируют в непрерывном режиме с амплитудой 6 мм и частотой 2,5 1 /с 8 результате содержание капролактама в экстракте (водном растворе капролактама) составляет 13,87 мас.%, а в рафинате (растворе капролактама в трихлорэтилене) - 6,6 мае. %. При этом предельная суммарная нагрузка составляет 39 м3/м2 ч

Пример 2. Порции 12%-ного раствора капролактама в трихлорэтилене по 20 кг обрабатывают порциями воды по 7,2 кг аналогично примеру 1 при циклическом чередовании режимов вибрации насадки и нахождения ее в состоянии покоя при различных отношениях времени нахождения насадки в состоянии покоя к времени вибрации насадки. Экспериментальные данные по содержанию капролактама в рафинатах и экстрактах и расчетные данные по предельным суммарным удельным на- грузкам приведены в табл. 1.

Пример 3. Порции 65%-ного раствора капролактама в воде по 20 кг обрабатывают порциями трихлорэтилена (ТХЭ) по 87 кг аналогично примеру 1 при непрерывном движении насадки, а также при циклическом чередовании режимов вибраций насадки и нахождения ев а состоянии покоя к времени вибрации насадки, как указано в примере 2. Экспериментальные данные по предельным нагрузкам представлены в табл, 2.

П р и м е р 4. Порции 12%-ного раствора капролактама в бензоле по 20 кг обрабатывают порциями воды по 7,2 кг аналогично примеру 1 при непрерывном движении насадки, а также при циклическом чередовании режимов вибраций насадки и нахождения ее в состоянии покоя к времени вибрации насадки, как указано в примере 2. Экспериментальные данные по предельным нагрузкам представлены в табл. 2.

Из приведенных данных видно, что наиболее существенный эффект от применения предлагаемого способа жидкостной экстракции лежит в области, где соотношение времени нахождения насадки в состоянии покоя и времени вибрации насадки составляет 1 /5-1 /60. При соотношении указанных времен менее 1/60 эффективность и производительность падают, поскольку времени коалесценции становится недостаточно для существенного сокращения объема мелких капель. При соотношении указанных времен более 1/5 эффективность и производительность сокращаются из-за уменьшения внешней энергии, налагаемой на взаимодействующие фазы. Как следует из приведенных данных, использование предлагаемого способа позволяет по- высить эффективность массообмена вибрационных экстракторов на 15,5-19,0% и производительность на 12,8%.

Формула изобретения

1.Спосо б жидкостной экстракции, осуществляемый в колонном экстракторе, снабженном вибрирующей насадкой, заключающийся в наложении вибрационных колебаний на взаимодействующие фазы, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности массообмена и производительности колонного аппарата путем оптимизации гидродинамического режима, процесс осуществляют с циклическим чередованием вибрационных колебаний насадки и нахождением ее в состоянии покоя,

2.Способ поп, 1,отличающийся тем, что соотношение времени нахождения насадки в состоянии покоя и времени вибрации насадки составлет 1:5 - 1:60.

Таблица 1

Изобретение относится к химической, нефтехимической и другим отраслям промышленности, использующим процессы жидкостной экстракции для разделения смесей, может быть использовано в производствах капролактама, синтетического каучука и других, и позволяет повысить эффективность и производительность путем оптимизации гидродинамического режима. Способ заключается в наложении циклического чередования вибрационных колебаний насадки и нахождения ее в состоянии покоя, при этом соотношение времени нахождения насадки в состоянии покоя и времени вибрации насадки составляет 1:5-1:60. 1 з.п. ф., 2 табл.

Таблица 2