Секционирующая перегородка для массообменных аппаратов Советский патент 1992 года по МПК B01D3/30 

vj Јь

VI

Изобретение относится к конструкциям колонных аппаратов и может найти применение в гидрометаллургии, химической и других отраслях промышленности при осуществлении противоточных массообменных процессов в системе жидкость - твердое тело, таких как промывка зернистых материалов, осаждение кристаллов из растворов и др Цель изобретения - повышение эффективности массообмена путем уменьшения продольного перемешивания фаз. Поставленная цель достигается тем, что в секционирующей перегородке, содержащей коаксиальные кольца с прикрепленными к ним радиальными наклонными пластинами, последние снабжены изогнутыми элементами, причем верхние и нижние края пластин отогнуты в противоположных направлениях, а ширина отогнутых краев пластин равномерно увеличивается от центра к периферии. Указанная цель достигается также тем, что ширина верхних отогнутых краев пластин увеличивается на 0,3-0,4, ширина нижних краев пластин - на 0,1-0,2 от ширины пластины, а отогнутые края пластин снабжены радиальными перфорациями с направляющими козырьками. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.,1 табл (Л С

Изобретение относится к конструкциям колонных аппаратов и может найти применение в гидрометаллургии, химической и других отраслях промышленности при осуществлении противоточных массообменных процессов в системе жидкость - твердое тело, таких как промывка зернистых материалов, осаждение кристаллов из растворов и др.

Цель изобретения - повышение эффективности процесса путем уменьшения продольного перемешивания фаз.

На фиг 1 показана секционирующая перегородка, общий вид; на фиг.2 - пластина перегородки; на фиг.З - пример выполнения пластины перегородки, отогнутые края которой снабжены радиальными перфорациями с направляющими козырьками

Секционирующая перегородка для массообменных колонных аппаратов состоит из коаксиальных колец 1 с прикрепленными к ним радиальными наклонными пластинами 2. Пластины снабжены изогнутыми элеменV)

тами 3. Верхние 4 и нижние 5 края наклонных пластин отогнуты в противоположных направлениях и имеют различную ширину. В некоторых случаях отогнутые края пластин снабжены радиальными перфорациями с направляющими козырьками 6.

Массообменный аппарат, снабженный предлагаемыми секционирующими перегородками, работает следующим образом.

Исходный материал в виде пульпы подается в верхнюю часть аппарата колонного типа, снизу подается жидкая фаза (промывной или технологический раствор). Оседающие твердые частицы, попадая на поверхность наклонных пластин, изменяют направление своего движения с вертикального на угол 180°- а (где а -угол наклона пластин к горизонту) и дополнительно изогнутыми элементами отклоняются к центру или периферии аппарата. Увеличение ширины отогнутых краев пластин от центра к периферии способствует равномерному распределению дисперсной фазы по сечению аппарата на определенном уровне и прохождению твердых частиц в виде наклонных слоев различной толщины по высоте аппарата (при создании подвижного вертикального взвешенного слоя) в нижнюю часть колонны. Часть твердой фазы попадает на верхние отогнутые края наклонных пластин и отклоняется от вертикали на угол, равный 180°- fl (где ft - угол наклона отогнутых краев пластин к горизонту). После сползания твердых частиц по наклонной поверхности пластин они дополнительно отклоняются в поперечном направлении за счет наличия нижних отогнутых краев пластин. Снабжение отогнутых краев пластин радиальными перфорациями с напрвляющими козырьками (ориентированными в верхних и нижних краях пластин в различные стороны - от периферии к центру и наоборот) позволяет дополнительно отклонить часть потока и приводит к дроблению слоев взаимодействующих фаз на струи. Пройдя через секционирующие перегородки, дисперсная фаза выгружается из нижней части аппарата, а промывной раствор выводится через переливной карман в верхней части колонны.

Снабжение наклонных пластин изогнутыми элементами усиливает эффект накопления и отклонения от вертикали осадка, что увеличивает время контактирования сплошной и дисперсной фаз и в значительной степени снижает нежелательное явление продольного перемешивания. Повышению эффективности процесса способствует противоположное направление изгиба элементов на соседних пластинах (если на одной пластине элементы изогнуты к центру, то на соседней - к периферии перегородки). Наиболее благоприятной для эффективного взаимодействия фаз является такая форма изгиба пластин, при которой происходит относительное торможение потока твердых веществ. Это наблюдается в тех случаях, когда кромки изогнутых элементов

0 представляют в плане кривые типа гиперболы п порядка (-1 п 0), кубической параболы и т.п.

Выполнение краев пластин, имеющих меньший угол наклона к горизонтали по

5 сравнению с углом наклона самих пластин, позволяет значительно повысить ее эффективность. Увеличение ширины верхних и нижних отогнутых краев пластин от центра к периферии способствует созданию массо0 обменного контактного устройства с практически одинаковым гидравлическим сопротивлением на любом горизонтальном участке секционирующей перегородки, причем различное увеличение ширины верхних

5 и нижних краев пластин (ширина верхних краев пластин увеличивается на 0,3-0,4, а нижних - на 0,1-0,2 от ширины наклонной пластины) позволяет создать как бы два уровня на поверхности контактной тарелки

0 с неодинаковым гидравлическим сопротивлением. Верхний уровень секционирующей перегородки характеризуется повышенным (за счет более полного перекрытия одной наклонной пластины другой), а

5 нижний - пониженным гидравлическим сопротивлением, что создает предпосылки для перераспределения потоков взаимодействующих фаз и снижения продольного перемешивания. Возможно такое

0 выполнение пластин, при котором их ширина (без отогнутых краев) равномерно увеличивается от центра к периферии (при этом за b принимается максимальная ширина пластины).

5 При увеличении ширины верхних краев пластин менее, чем на 0,3 ширины пластины (Ь), и одновременном увеличении ширины нижних отогнутых краев менее, чем на 0,1 от ширины пластины, увеличивается про0 дольное перемешивание и снижается эффективность массообменного процесса, а при увеличении ширины верхних краев пластин более, чем на 0,4 от ширины пластины и одновременном увеличении нижних краев

5 более, чем на 0,2 от ширины пластины, эффективность массообмена уменьшается за счет каналообразования.

Снабжение отогнутых краев пластин радиальными перфорациями с козырьками, направленными в верхних отогнутых краях

пластин от центра к периферии, а в нижних краях - от периферии к центру (или наоборот), позволяет дополнительно изменять направление движения части потока, что приводит к соударению потоков взаимодействующих фаз и увеличению времени их контактирования:

Таким образом, перечисленные особенности предлагаемой секционирующей перегородки позволяют повысить эффективность массообменного процесса путем увеличения времени контакта фаз иумень- шения продольного перемешивания.

П р и м е р. В колонном аппарате диаметром 0,2 м и высотой 2,8 м производилась отмывка кристаллов кремнефторида натрия Na2SIFe(KOH) от растворенного фосфора. В первой серии опытов колонна секционировалась контактными устройствами, во второй серии опытов - предлагаемыми перегородками. Расстояние между тарелками 60 мм; ширина наклонных пластин 30 мм; ширина (наибольшая) верхних отогнутых краев 12 мм, нижних - 6 мм.

Исходная пульпа характеризовалась следующими показателями: Ж:Т 1:1-2,5; плотность 1730-1860 кг/м3; содержание Р20б 72,2-79,5 г/дм3.

Методика экспериментов состояла в следующем.

Исходная пульпа кристаллов с определенным расходом подавалась в верхнюю часть колонного аппарата, снизу через ротаметр поступала вода. Кристаллический продукт, многократно контактируя с промывной жидкостью на поверхности секционирующих перегородок, сгущался в нижней части аппарата и выводился из процесса. Промывной раствор с растворенным фосфором через переливной карман удалялся из верхней части аппарата. Столбу пульпы в колонне сообщались возвратно поступа-

тельные колебательные движения с помощью пульсатора (частота колебаний 0,5 с , амплитуда 15 мм).

Результаты экспериментов представлены в таблице.

Как видно из результатов экспериментов, при оснащении аппаратов колонного типа предлагаемыми секционирующими перегородками содержание PzOs в промытых кристаллах КФН снижается в 1,9-2,9 раза, эффективность массообменного процесса промывки увеличивается на 1,3-1,9%. Предлагаемое соотношение величин увеличения ширины отогнутых краев пластин приводит к повышению эффективности процесса при отношении диаметра перегородки к ширине пластины 6-12, количестве пластин в перегородке от 12 до 24 и угле их наклона 30-40°.

Формула изобретения

3.Перегородка по пп.1 и2,отличаю- щ а я с я тем, что отогнутые края пластин выполнены с радиальными перфорациями с направляющими козырьками.