СМЕСИТЕЛЬ-ОТСТОЙНИК Советский патент 1996 года по МПК B01D11/04 

Изобретение относится к аппаратам химической технологии и предназначено для использования в процессах жидкостной экстракции.

Цель изобретения снижение затрат энергии подводимой на диспергирование растворов и упрощение конструкции.

На фиг. 1 изображен смеситель-отстойник, общий вид; на фиг.2 то же, вид сверху; на фиг.3 разрез А-А на фиг.1.

Смеситель-отстойник содержит вертикальный корпус 1, разделенный вертикальными перегородками 2 на смесительно-отстойные ступени. Корпус по боковой каждой из сторон имеет трубопроводы 3 передачи растворов из ступени в ступень: соединение этих трубопроводов с нижним гидрозатвором и со смесителем правой ступени они образуют по лицевой стороне движущийся поток тяжелого раствора, а соединением со смесителем левой ступени с гидрозатвором верхнего слива по противоположной стороне движущийся поток легкого раствора.

В нижней части корпус снабжен патрубками 4 выдачи растворов из каждой ступени при освобождении и в верхней патрубками 5 подачи импульсного давления в смесители каждой ступени, которые выведены из корпуса через фланцевые соединения 6. Ступени внутри снабжены перегородками 7 гидрозатвора выдачи легкого раствора и перегородками 8 гидрозатвора выдачи тяжелого раствора. В каждой ступени по ее центральной оси, установлен трубчатый вертикальный смеситель, соединенный внизу с трубопроводом 9 приема растворов из рядом стоящих с двух сторон ступеней. Смеситель включает пульскамеру 10 и смеситель 11, выполненный из перпендикулярно расположенного во внешней трубе трубопровода 12, выведенного концами через стенку наружу, в зону разделения растворов. Он по высоте установлен на уровне раздела растворов. К нему подсоединен расположенный коаксиально во внешней трубе внутренний трубопровод 13, в его верхней части размещен обратный клапан 14, а нижний конец размещен с зазором относительно отверстия подсоединения трубопроводов приема растворов из рядом стоящих ступеней. Во внутреннем трубопроводе размещена насадка 15, состоящая из металлических сеток или колец рашига и др. изделий. В сечении между внешней и внутренней трубами установлена дополнительная насадка 16. Для пропуска растворов только в смеситель в трубопроводах приема растворов размещены клапаны 17 и 18. Для удобства ремонта и обслуживания смеситель и внутренний трубопровод снабжены резьбовыми разъемами 19 и 20, а трубопроводы передачи растворов из ступени в ступень фланцевыми соединениями 21. Гидрозатвор для тяжелого раствора в верхней части снабжен сдувочным трубопроводом, выведенным в патрубок 22 сдувки из ступени. Две подачи в смеситель-отстойник тяжелого раствора он имеет патрубок 23, а для выдачи патрубок 24. Для подачи легкого раствора патрубок 25 и выдачи патрубок 26.

Работа смесителя-отстойника осуществляется следующим образом.

После заполнения его полости растворами через патрубок 23 и через патрубок 25, через патрубки 5 в процессе непрерывной подачи растворов также непрерывно подается пульсирующее давление воздуха (газа) с частотой 20-60 имп/мин. В смесителе растворы диспергируются в мелкие частицы капли, образуется развитая контактная поверхность между двумя несмешивающимися растворами и между ними осуществляется массообмен. При этом в момент давления в пульскамере 10 растворы во внешней трубе опускаются вниз, обратные клапаны 17 и 18 под действием скорости потока растворов закрываются и растворы по внутренней трубе 13 поднимаются на уровень их раздела в ступени. Под действием давления открывается обратный клапан 14 и растворы в виде дисперсии по трубопроводу 12 выбрасываются в отстойную часть ступени. Диспергирование растворов осуществляется прохождением их со скоростью 2-4 м/с через насадку 16 и 15. На входе во внутреннюю трубу 13 растворы усредняются по соотношению, в результате повышается эффективность массообмена и процесса. После импульса давления в пульс-камере 10 давление выравнивается до атмосферного и образованный перепад уровней растворов между смесителем и ступенью передавливает растворы из ступеней в смесители. Затекание разделенных растворов осуществляется тяжелого снизу, легкого сверху, а разделение дисперсии осуществляется в средней части ступени. Тяжелый раствор по гидрозатвору, образованному перегородкой 8, и по трубопроводам 3, приложенных на одной из сторон смесителя-отстойника поступает через обратный клапан 18 в трубопровод 9. В этот же трубопровод через обратный клапан 17 по трубопроводам 3, проложенным по другой стороне, через гидрозатвор, образованный перегородками 7, поступает легкий раствор. В процессе заполнения смесителя растворами под действием напора дисперсии обратный клапан 14 закрыт и дисперсия на повторное диспергирование не поступает. В процессе подъема растворов по внешней трубе смесителя они проходят через насадку 15, предварительно диспергируются, в результате осуществляется не только их дробление на капли, но и осуществляется общее их смещение и выравнивание по соотношению, что существенно влияет на повышение эффективности массообмена при основном диспергировании. Из описания механизма работы смесителя видно, что затраченный импульс давления полезно используется полностью как его часть, которая затрачивается на диспергирование одновременно с подачей импульса, и та часть, которая в этот момент создает перепад уровней растворов между смесителем и ступенью. Кроме того, необходимо учитывать то, что конструкция смесителя обеспечивает диспергирование только той части растворов, которая вновь поступает в ступень.

Диспергирование и разделение растворов осуществляется столько раз, сколько в смесителе-отстойнике ступеней. После процесса экстракции тяжелый раствор из смесителя-отстойника сливается через патрубок 24, а легкий через патрубок 26.

Таким образом, смеситель-отстойник обеспечивает за счет использования при диспергировании растворов перепада уровней растворов между смесителем и ступенью снижение энергетических затрат на проведение процесса экстракции при значительном упрощении его конструкции. Конструкция смесителя позволяет за счет уменьшения его диаметра и увеличения высоты сократить площадь основания, а следовательно уменьшить производственные площади, занимаемые экстракционными установками. Смеситель-отстойник позволяет не только снизить энергетические затраты, но также материальные и трудовые затраты на эксплуатацию и обслуживание установок.

Использование: изобретение относится к аппаратам химической технологии и предназначено для проведения процесса жидкостной экстракции с целью снижения энергетических затрат на диспергирование растворов и упрощения конструкции. Сущность изобретения: смеситель включает внешнюю и внутреннюю трубы. Внешняя внизу сообщается трубами с обратными клапанами с последующими ступенями, вверху - с пульсопроводом. Внутренняя труба одним концом к отверстию подсоединения подводящих трубопроводов установлена с зазором, а другим - выведена с помощью патрубка наружу стенки внешней. Выведенный конец внутренней трубы снабжен обратным клапаном, а в кольцевом зазоре между трубами установлена дополнительная насадка для предварительного диспергирования растворов. Смеситель в ступени установлен по центральной оси. 3 ил.

СМЕСИТЕЛЬ-ОТСТОЙНИК пульсационного типа, содержащий вертикальный корпус с патрубками подачи и выдачи растворов, разделенный вертикальными перегородками на последовательно расположенные ступени, смесители, выполненные из коаксиально установленных элементов с насадкой, трубопроводы передачи растворов из ступени в ступень, отличающийся тем, что, с целью снижения затрат энергии на диспергирование растворов и упрощение конструкции, он снабжен обратным клапаном, установленным в верхней части внутреннего элемента смесителя, и насадкой, размещенной во внутреннем элементе смесителя, при этом нижний конец внутренней трубы смесителя расположен с зазором к отверстию соединения трубопроводов передачи растворов, а верхний конец соединен с зоной разделения растворов.