Колонный аппарат для экстракции, отмывки и разделения суспензий Советский патент 1992 года по МПК B01D11/02 B01D53/00 

СО

с

Сущность изобретения: колонный аппарат для экстракции, отмывки и разделения суспензий содержит корпус, верхнюю и нижнюю осадительные камеры, снабженные штуцерами для подвода и отвода взаимодействующих сред. В корпусе, выполненном в виде набора усеченных конусов, соединенных большими и меньшими основаниями, размещены перфорированные тарелки. Тарелки установлены в месте стыка меньших оснований и делят аппарат на секции, каждая из которых снабжена плавающей шаровой или зернистой насадкой. Плотность тел насадки меньше плотности жидкой составляющей суспензии. Размер наименьших тел насадки больше размера отверстий тарелки 1 ил.

Изобретение относится к аппаратам для экстракции компонентов из твердой фазы, разделения суспензий с их отмывкой и может быть использовано в химической нефтехимической, металлургической, горной и других отраслях промышленности.

Известны экстракторы-разделители колонного типа, в которых контактирование фаз осуществляется непрерывно при прямотоке или противотоке в пульсациснном режиме. Для разделения фаз экстракционные колонны снабжены в верхней и нижней частях соответствующими отстойными камерами.

Основной недостаток таких аппаратов состоит в сложности отделения пульпы от промывной жидкости (экстрагента), которая захватывается ей в значительных количествах. Применение же противоточной промывки резко ограничивает производительность экстрактора, так как в случае повышения производительности возрастает вынос промывной жидкости и мелких частиц твердой фазы в верхнюю отстойную камеру. Следует отметить, что снижение проницания жидкой составляющей исходной суспензии в нижнюю отстойную камеру (проницание может быть уменьшено за счет увеличения скорости промывной жидкости) одновременно приводит к разбавлению жидкой составляющей исходной суспензии, что в ряде случаев недопустимо или жестко ограничивается.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению являются колонны с перегородками, представляющие собой вертикальный цилиндр, внутри которого расположены горизонтальные перегородки.

Х|

О

XI

00

не перекрывающие все сече.ше колонны и оказывающие определенное секционирую щее воздействие Последнее обстоя гельсг во уменьшает отрицательное влияние продольного перемешивания на эффективное ь процессов экстракции и разделения Тем не менее такие колонные аппараты не позволяют достаточно эффективно совмещать процессы экстракции и разделения, что соответственно вызывает необходимость проводить процессы раздельно в каскаде аппаратов: разделитель-экстрактор-разделитель-экстрактор и тд, или же резко снижать производительность экстрактора.

Целью настоящего изобретения является интенсификация процесса за счет увеличения скорости экстрагента или промывной жидкости, предотвращение забивки твердой фазой, улучшение отмывки и упрощение конструкции.

Указанная цель достигается тем, что корпус экстрактора выполнен в виде набора полых усеченных конусов, соединенных большими и меньшими основаниями. Между меньшими основаниями установлены перфорированные тарелки, которые делят аппарат на секции. В каждой секции размещены слои плавающей шаровой или зернистой насадки, плотность которой меньше плотности жидкой фазы пульпы. Размер наименьших тел насадки больше размера отверстий тарелки. Для обеспечения импульсной разгрузки экстрактора, его нижняя осадительная камера снабжена клапаном периодического действия.

На чертеже показан общий вид экстрактора-разделителя.

Колонный аппарат для экстракции, отмывки и разделения суспензий состоит из корпуса, выполненного из усеченных кону сов 1, соединенных друге другом меньшими и большими основаниями. Между малыми основаниями установлены горизонтальные перфорированные тарелки 2, разделяющие аппарат на камеры, в которых размещены слои плавающей шаровой или зернистой насадки 3. Отверстия перфорированной та релки имеют диаметр меньший размера наименьших тел плавающей насадки. Колонна имеет верхнюю осадительную камеру 4 и нижнюю осадительную камеру 5 Патрубок 6 служит для подачи исходной пульпы. Через патрубок 7 отводится осветленный целевой раствор. Через патрубок 8 вводится промывная жидкость, а патрубки 9 предназначены для ее промежуточного отвода. Нижняя осадительная камера 5 снабжена клапаном периодического действия 10 с большим условным проходом.

Колонный аппарат для экстракции, от- мыьки и разделения суспензий рйОотзрг следующим образом

Исходная пульпа через патрубок 6 в заданном объеме непрерывно поступает в верхнюю осадительную камеру 4 Осветленная составляющая пульпы отводится через патрубки 7 Оущенная часть пульпы до заданного соотношения Т:Ж собирается в ко0 нической части осадительной камеры 4 над перфорированной решеткой 2 и периодически черз определенные промежутки времени с помощью клапана 10 передается в верхнюю секцию аппарата, образованную

Ь двумя усеченными конусами 1, далее в нижележащую ступень и т д. до последней ступени экстрактора, откуда уже промытая твердая составляющая поступает в нижнюю осадительную камеру 5.

0Промывная жидкость подается через

патрубки 8 в нижнюю осадительную камеру 5 и далее противотоком проходит последовательно все ступени экстрактора, фильтруясь через насадку и отмывая твердую

5 составляющую пульпы Отработанная промывная жидкость, в зависимости от условии работы экстрактора отводится или мерез штуцер 9 верхней ступени экстрактора или через такой же штуцер любой другой ниже

0 расположенной ступени Слои плавающей или зернистой насадки 3. имеющей плотность меньшую плотности жидкой составляющей суспензии, во время проведения процесса прижимаются к перфорирован5 ным решеткам 2, и препятствуют неорганизованному перетоку фаз из одной ступени экстрактора в другую. После окончательного завершения процесса экстракции или от- мывки в последней нижней ступени

0 аппарата в нижней осадительчой камере 5 открываемся разгрузочный клапан периодического действия 10 Производительность клапана 10 должна обеспечить залповый спуск заданного количества отмытой пуль5 пы в минимальный промежуток времени Последнее является необходимым условием эффективной работы всего аппарата При этом такое же количество пульпы перетекает также залпом из верхней осади гель0 ной камеры 4 в верхнюю ступень экстрактора, из верхней ступени в нижележащую и т д. Кратковременный, но относительно большой поток пульпы, направленный сверху вниз подхватывает

5 плавающую насадку 3, перемещает ее вниз на определенное расстояние от решеток 2 где площадь сечения усеченных конусов наибольшая, тем самым значительно уменьшается плотность упаковки плавающей насадки что обеспечивает беспрепятствен

ное перемещение отстоявшегося объема пульпы из вышележащей ступени экстрактора в нижележащую и интенсивное ее сме- шение с оставшимся там объемом промывной жидкости и твердой составляю- щей обрабатываемой пульпы задержанной насадкой. После завершения стадии разгрузки клапан 10 закрывается, насадка всплывает, прижимается к решеткам и процессы отстаивания - экстракции продолжа- ются снова. Так как объемы поступающей пульпы и промывной жидкости в единицу времени значительно меньше залпового объема разгружаемой за это же время пульпы, то практически процесс экстракции, от- мывки и разделения идет непрерывно без прекращения подачи исходной пульпы и промывной жидкости. При закрытом клапане промывная жидкость фильтруется через насадку и слои сгущенной пульпы, промыва- ет их и отводится через штуцер 9 верхней ступени или через такие же штуцера любой другой ступени аппарата. При этом практически исключается попадание промывной жидкости в верхнюю отстойную камеру, а следовательно и ухудшение качества жидкой фазы обрабатываемой пульпы. Также исключается и вынос из нижерасположенной камеры в вышележащую мелкодисперсного материала, который фильтруется насадкой и задерживается ею Последнее обстоятельство является очень важным, т.к. способствует увеличению интенсивности промывки пульпы без опасения выноса мелкодисперсной ее фракции в верхнюю от- стойную камеру.

Предложенное устройство позволяет: Улучшить качество конечных продуктов и повысить интенсивность за счет надежного секционирования всей ступеней и воз-

можности увеличения скорости экстрагента или промывной жидкости.

Исключить забивку экстрактора твердой фазой, благодаря плавающей насадке и периодическому залповому спуску из него определенного объема пульпы, что обеспечивает очистку перфорированных решеток, насадки и стенок аппарата.

Упростить конструкцию аппарата и уменьшить металлоемкость на его изготовление.

Обеспечить непрерывность работы и возможность автоматизации процессов экстракции, отмывки и разделения.

Формула изобретения Колонный аппарат для экстракции, отмывки и разделения суспензий, включающий корпус, верхнюю и нижнюю осадительные камеры, снабженные штуцерами для подвода и отвода сред, и размещенные в корпусе перфорированные тарелки, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса за счет увеличения скорости экстрагента или промывной жидкости, предотвращения забивки твердой фазой, улучшения отмывки и упрощения конструкции, нижняя осади- тельная камера снабжена клапаном периодического действия, корпус выполнен в виде набора усеченных конусов, соединенных большими и меньшими основаниями, перфорированные тарелки размещены вместе стыка меньших оснований и делят корпус на секции, каждая из которых снабжена плавающей шаровой или зернистой насадкой, плотность которой меньше плотности жидкой составляющей суспензии, а размер наименьших тел насадки больше размера отверстий тарелки.

±

7

/

S

«I

8

f0

м