Аппарат для отмывки твердой фазы Советский патент 1992 года по МПК B01D11/02 

жидкой и твердой фаз путем увеличения их относительной скорости.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для обезвоживания твердого материала, содержащее вертикально установленный цилиндрический аппарат с зонами перемешивания и отстойной зоной, разделенными границей раздела фаз. В нижней части §ертйкально установленного аппарата под угяом 20 - 45° к горизонту установлен трубопровод сЪ шнеком для эвакуации отделенной твердой фазы. В данном устройстве при осаждении твердой фазы за счет вытеснения жидкости несколько увеличивается относительная скорость перемещения жидкость - твердое, что увеличивает их относительное трение. Это увеличение является недостаточным для отмывки таких дисперсных систем как гексан - цитолар, дистиллированная вода с поверхностно-активными веществами - цитолар. Другим недостатком установки является то, что ее производительность ограничена скоростью осаждения твердой фазы в гравитационном поле. При этом необходимо увеличивать расход жидкой фазы, чтобы обеспечить ее сменяемость в зоне осаждения.

Существенным недостатком прототипа является то, что зона интенсивного перемешивания не обеспечивает интенсификацию процесса отмывки. Это объясняется тем, что мешалка просто турбулизирует поток, а для интенсификации массообмена обтекание твердой фазы жидкостью должно происходит с заданной оптимальной частотой и под заданным углом. Целью изобретения является повышение качества отмывки за счет колебаний дисперсной системы в двух плоскостях.

Поставленная цель достигается тем, что аппарат для отмывки твердой фазы дисперсных систем, содержащий отстойньГб зоны, зоны интенсивного перемешивания, про- дуктопроводы для подвода и отвода твердой фазы, трубопроводы для подачи жидких фаз, снабжен турбулизирующим перфорированными пластинами, системами возбуждения малых изгибных колебаний в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, гибкими герметизирующими элементами, причем зоны интенсивного перемешивания и отстойные зоны имеют отдельные цилиндрические корпуса, отстойные зоны снабжены перфорированными жесткими перегородками в торцах и соединяются С корпусами зон интенсивного перемещения через гибкие герметизирующие элементы, а внутри корпусов зон интенсивного перемешивания установлены перфорированные пластины, которые крепятся к перегородкам отстойный зон с возможностью поворота пластин вокруг оси. причем каждый корпус зоны интенсивного перемешивания установлен между корпусами отстойных зон

и снабжен системой возбуждения колебаний в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

Другое отличие аппарата состоит в том, что система возбуждения колебаний в двух

взаимно перпендикулярных плоскостях выполнена в виде четырех электромагнитов, двух усилителей, фазовращателя и генератора, причем электромагниты установлены попарно в двух взаимно перпендикулярных

плоскостях и включены попарно встречно к выходам усилителей, причем выход генератора подключен к входу одного усилителя непосредственно, а к входу другого через фазовращатель.

Снабжение аппарата системами возбуждения малых изгибных колебаний цилиндрических корпусов зон интенсивного перемешивания и соединение корпусов этих зон с корпусами отстойных зон при

помощи гибких герметизирующих элементов и расположение внутри корпусов зон интенсивного перемешивания перфорированных пластин, которые обоими концами крепятся с перфорированным перегорОдкам отстойных зон с возможностью поворота вокруг продольной оси позволяет обеспечить заданную траекторию движения жидкости относительно перфорированных пластин. Это в свою очередь обеспечивает

оптимальные условия массопередачи процессов отмывки и экстракции в дисперсных системах.

Другое отличие аппарата состоит в технической реализации системы возбуждения

колебаний корпусов зон интенсивного перемешивания. Использование четырех электромагнитов по два в диаметрально- противоположных точках корпусов зон интенсивного перемешивания, двух

усилителей фазовращателя и генератора позволяет получить следующие траектории движения корпуса:

X AI cos (cot-pi)(1)

У А2 -COS (C0t p2)(2)

Для исключения urt преобразуем (1), (2) к виду

arccos -(3)

55

о) t - pi arccos Jj-(4)

Вычитая из (3) соотношение (4), получим

arccos - - arccos -У- (5)

Беря функцию cos от (5) и используя формулу cos разности углов, получим

((рг - р)

Из (б) следует, что если

02-pi f+ 2клг |(1+4к) , то имеем эллипс

- 4- У- 1f8)

АГд2w

с полуосями AI и А2. Если (9)

(6

Х

/х (ДГ

(Ю)

то имеем прямую линия с угловым коэффициентом tg a- Az/Ai.

В приведенных соотношениях использованы следующие обозначения:

х, у - оси, проходящие через две взаимно перпендикулярные плоскости, а которых колеблется корпус зон интенсивного перемешивания;

Ai,A2-амплитуды колебаний вдоль указанных осей;

ш- круговая частота колебаний, равная у 2тгт

где f - циклическая частота колебаний;

к - целое число, принимающее значения 0; ±1; ± 2 ;± 3; ± А; ± 5 и т д.;

t - время;

р - Р2 начальные фазы колебаний, из которых одна, например (, изменяется при помощи фазовращателя.

Из приведенных соотношений (8) и (10) следует, что корпус зоны интенсивного перемешивания может двигаться относительно перфорированных пластин по эллипсу, окружности, прямой линии, различным образом ориентированных относительно плоскостей колебаний.

Предложенное техническое решение отличается от решений аналога (1) и прототипа (2) тем, что позволяет повысить качество отмывки за счет сообщения дисперсной системе колебательных перемещений во взаимно перпендикулярных плоскостях.

На фиг. 1 схематически изображен аппарат для отмывки твердой базы дисперсных систем; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Аппарат содержит отстойные зоны 1, выполненные в виде цилиндров с жестко установленными вдоль осей перегородками, зоны 2 интенсивного перемешивания, представляющие собой цилиндоы, укрепленные к отстойным зонам при помощи гибких элементов, например сильфонов, желоб 3 для подачи дисперсной (твердой) фазы,

конус 4 для регулирования расхода дисперсной фазы, трубопровод 5 для подачи одной из дисперсных (жидких) фаз. например гек- сана, трубопровод 6 для отбора первой жид- 5 кой фазы, конус 4 для регулирования расхода дисперсной фазы, трубопровод 5 для подачи одной из дисперсных (жидких) фаз, например гексана, трубопровод 6 для отбора первой жидкой фазы, трубопровод 7

10 для подвода и трубопровод 8 для отвода второй жидкой фазы, например воды с по- верхностно-активным и добавками. Для воз- буждения колебаний корпусов зон интенсивного перемешивания во взаимно

15 перпендикулярных плоскостях используют электромагниты 9,10 и электромагниты 11, 12 соответственно для возбуждения колебаний в плоскостях. Электромагниты 11, 12 включены последовательно встречно к вы20 ходу усилителя 13, электромагниты 9,10 последовательно подключены к выходу усилителя 14, к входу усилителя 13 подключен выход блока 15, вращающего фазу колебаний (фазовращателя). Выход

25 генератора 16 подключен на вход фазовращателя 15 и усилителя мощности 14. Для выгрузки отмытого продукта, например ци- толара, используется Механизм 17, содержащий шпексэлектропривбдом. В корпусах

30 отстойных зон в торцах установлены жест- кие перфорированные перегородки 18. К этим перегородкам крепятся установленные вдоль оси 304 интенсивного перемешивания пластины 19. Пластины установлены

35 с возможностью поворота на осях 20, которые закреплены в перегородках 18. Зоны интенсивного перемешивания замкнуты жестким цилиндрическим корпусом, который крепится к отстойным зонам через гиб40 кие герметизирующие элементы, например сильфоны. Это позволяет, снабдив корпус магнитными накладками 21, возбуждать его колебания относительно перфорированных пластин по взаимно перпендикулярных плоскостях

45

Ргбота устройства осуществляется следующим образом.

Жидкие фазы подаются через трубопроводы 5 и 7 и отводятся по трубопроводам 6

50 и 8, унося отмываемые компоненты дисперсных систем, В образовавшемся вдоль зон 1,2, 1,2,1 гидростатическом столбе движутся твердые частицы отмываемого продукта, например цитолара. Из желоба 3 через ко55 нус 4 тзердые частицы попадают в отстойную зону 1. В зоне 1 частицы взаимодействуют с растворителем, уже прошедшим через зону 2 и содержащим небольшое количество

отмываемого

V

компонента. Корпус зон 2 интенсивного перемешивания при помощи электромагнитов 9-12 приводится в режим двухплоскостных колебаний. Частота колебаний определяется генератором 16, форма колебаний - фазовращателем 15, амплитуда колебаний определяется коэффициентами усиления усилителей 13, 14. Дисперсная система, содержащая твердые частицы, омывает под определенным углом перфорированные перегородки 18, угол установки которых на оси 20 может меняться. Жидкость и твердые частицы движутся через перфорацию с разной скоростью, что интенсифицирует процесс отмывки. Увеличить разность скоростей частиц и жидкости можно выбором формы, амплитуды и частоты колебаний корпуса зоны 2. В зоне 2 интенсивного перемешивания частицы омываются чистым растворителем. Прошедший через весь столб 1,2, 1,2, 1 продукт выводится механизмом 17. Он отмыт от примесей и имеет заданную дисперсность.

Отличие предлагаемого аппарата от прототипа состоит в том, что за счет выбора формы, амплитуды и частоты двухплоскостных колебаний корпуса при наличии перфорированных перегородок можно увеличить относительную скорость жидкости и интенсифицировать процесс отмывки. Изобретение позволяет отказаться от традиционных Мешалок с нерегулируемой системой турбу- лмзации потока.

Формула изобретения

1.Аппарат для отмывки твердой фазы, содержащий корпус с трубопроводами для подвода и отвода твердой фазы и для подачи

жидкой фазы, и перемешивающий элемент, установленный в корпусе, отличающийся тем, что, с целью повышения качества отмывки, корпус выполнен из отдельных обечаек, соединенных между собой

гибкими герметизирующими элементами, аппарат снабжен системами возбуждения колебаний в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, перфорированным жесткими перегородками, расположенными в

торцах обечаек, перемешивающий элемент выполнен в виде перфорированных пластин, закрепленных в перфорированных перегородках с возможностью поворота вокруг оси.

2.Аппарат по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что система возбуждения колебаний в двух взаимно перпендикулярных плоскостях выполнена в виде четырех электромагнитов, двух усилителей, фазовращателя и генератора, причем электромагниты установлены попарно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и включены попарно встречно к выходам усилителей, а выход генератора подключен к входу одного усилителя непосредственно, а к входу другого через фазовращатель.

Фиг./

Фиг, 2

16

Изобретение может найти применение в биотехнической промышленности для отмывки масла, растворителя и отделения твердой фазы биологически-активного вещества цитолар. Целью изобретения является повышение качества отмывки. Поставленная цель достигается тем, что аппарат для отмывки твердой фазы дисперсных систем, содержащий отстойные зоны, зоны интенсивного перемешивания, про- дуктопроводм для подвода и отвода твердой Изобретение о гнссится к устройствам, содержащим последовательно соединенные смесители и отстойники, предназначен- ные для отмывки и отделения мелкодисперсной (dsx 100 мкм) твердой фазы в системах жидкость - твердое, и может найти применение в биохимической промышленности для отмывки масла, растворителя и отделения твердой фазы биологически активного вещества цитолар, . Известен смеситель, содержащий емкость, установленную в ней мешалку, труфазы, трубопроводы для подачи жидких фаз, снабжен турбулизирующими перфорированными пластинами, системами возбуждения малых изгибных колебаний в двух взаимна перпендикулярных плоскостях, гибкими герметизирующими элементами, причем зоны интенсивного перемешивания и отстойные зоны имеют отдельные цилиндрические корпуса, отстойные зоны снабжены перфорированными жесткими перегородками в торцах и соединяются с корпусами зон интенсивного перемешивания через гибкие герметизирующие злемен- ты, а внутри корпусов зон интенсивного перемешивания установлены перфорированные пластины, которые крепятся к перегородкам отстойных зон с возможностью поворота пластины, которые крепятся к перегородкам отстойных зон с возможностью поворота пластины вокруг оси, причем каждый корпус зоны интенсивного перемешивания установлен между корпусами отстойных зон и снабжен системой возбуждения колебаний в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. 1 з.п. ф-лы. 2 ил. бопроводы подвода и отвода перемешиваемой среды. Отличие смесителя состоит в том, что на валу мешалки установлены две лопасти, создающие встречное течение потоков, турбулизирующих зону перемешивания. Недостатком смесителя является низкая эффективность процесса отмывки твердой фазы, так как а нем организована турбулизация движения всей дисперсной системы, а движущим фактором отмывки является увеличение относительного трения VJ СП VI о ю ю