Центробежный экстрактор Советский патент 1980 года по МПК B01D11/00 

Изобретение относится к химическому машиностроению, а именно к центробежным экстракторам, и может использовать ся в химической промышленности. Известен центробежный экстрактор, включающий корпус с коаксиально вращающимися в одну сторону цилиндрическими роторами, внутренний из которы снабжен перемешивающими лопастями, чередующимися с камерами отстаивания, образованными перфорированными перегородками, попарно закрепленными на внутренней поверхности внешнего рото- ра 11/ Однако этот экстрактор не обеспечивает эффективного разделения фаз в зо не отстаивания, в них не используется энергия перемешивающих лопастей для управления потоками легкой и тяжелой фаз, что в конечном итоге снижает инт сивность процесса экстракции. Наиболее близок к предлагаемому изобретению по технической сущности центробежный экстрактор, содержащий корпус с коаксиально установленными цилиндрическими вращающимися в одну сторону роторами, перемешивающие лопасти, закрепленные на внутреннем роторе, и закрепленнь е на внешнем роторе кольцевые перегородки с жалюзями, делящие полость внешнего ротора на камеры пере мёшивания и отстаивания, которые разде.. лены глухими раднально установленными .перегородками на ячейки, экстрактор содержит также устройство для подачи и отвода фаз 2, Такой экстрактор обеспечивает интенсифйкацию процесса за счет исподьзования энергии перемешивающих лопастей для вытеснения фаз из камер отстаивания и рециркуляции. Недостатками такого экстрактора являются изменение уровня раздела фаз и уменьшение времени пребывания одной из фаз в камере отстаивания, что обусловлено рвободным перетоком обеих фаз из камер отстаивания в камеры перемеши- вания за счет насосного эффекта переме37

шивоющих лопастей и недостаточно эффектипным разделением фаз в камере от-, стаивания.

Цель изобретения - дальнейшее повышение интенсивности процесса экстракции, увеличение эффективности процесса разделения фаз путем стабилизации уровня раздела фаз и времени пребывания обеих фаз в экстракторе, а также улучшение условий разделения фаз.

Это достигается тем, что в известном центробежном экстракторе, включающем корпус с коаксиально установленными вращающимися в одну сторону цилиндрическими роторами,перемешивающие лопасти,v закрепленные на внутреннем роторе, и закрепленные на внешнем роторе кольцевые перегородки с жалюзями, делящие полость внешнего ротора на камеры перемешивания и отстаивания,, которые paздeлeны радиально установленными перегородками на ячейки, устройства дли подачи и отвода фаз, ячейки, расположенные за ячейками с жалюзями J выполнены с щелевыми каналами для ввода разделенных фаз, а радиальные перегородки расположены в чередующейся последовательности на расстоянии от внутренней поверхности ротора

На фиг. 1 изображен предлагаемый экстрактор, продольный разрез; на фиг. фиг. 2 - развертка камеры отстаивания и схема распределения потоков легкой и тяжелой фаз; на фиг. 3 - вид А-А на фиг. 1.

Предлагаемый экстрактор содержит корпус 1, в котором коаксиально установлены внешний 2 и внутренний 3 цилиндрические роторы, вращающиеся в одну сторону. На внешней поверхности внутреннего ротора 3 закреплены перемешивающие лопасти 4. На внутренней поверхности внешнего ротора 2 попарно установлены кольцевые перегородки 5, делящие рабочий объем экстрактора на камеры б и 7 соответственно отстаивания и перемешивания.

Камеры- 6 отстаивания разделены, в свою очеоедь , радиальными перегородками 8 на ячейки 9 и 10 соответственно грубого и тонкого разделений эмульсии.

8зоне ячеек 9 грубого разделения на одной из парных кольцевых перегородок имеются жалюзи 11.

Камеры 6 отстаивания имеют ячейки

9грубого разделения двух типов: в одних жалюзи расположены на кольцевой перегородке со стороны ввода в экстрактор легкой фазы, в других - со стороны вгюда тяжелой фазы. Ячейки 10 тонкого

4

разделения располагаются между ними. В зоне ячеек 10 тонкого разделения обе парные кольцевые перегородки 5 имеют концентрические щелевые каналы 12. Причем на одной перегородке 5 кромка щели с большим радиусом, а на второй кромка щели с меньшим радиусом расположенн на номинальном уровне линии 13 раздела фаз.

Радиальные перегородки 8 имеют высоту меньшую, чем высота кольцевых перегородок 5 и установлены с чередующимся одна относительно другой смещением так, что одни образуют канал 14

с внутренней поверхностью внешнего ротора, а другие установлены без зазора с поверхностью внешнего ротора.

Для ввода в экстрактор легкой и тяжелой фаз имеются патрубки 15 и 16

и Отверстия 17 в стенке внутреннего ротора 3. В торцовых крышках 18 предусмотрены отверстия 19 и карманы 20 для раздельного выхода фаз. Корпус : экстрактора разделен кольцевой перегородкой 2.1 на зоны А и Б соответственно сбора легкой и тяжелой фаз.

Зксграктор работает следующим образом.

Внешний 2 и внутренний 3 роторы

вращаются в одну сторону с разным числом оборотов. Легкая и тяжелая фазы раздельно подводятся к противоположным сторонам рабочей зоны экстрактора через патрубки 15 и 16 и отверстия 17 во

внутреннем роторе 3. Двигаясь вдоль экстрактора противотоком, фазы проходят повторяющийся цикл, заключающийся в интенсивном перемешивании лопастями 4 с последующим разделением в камерах

6 отстаивания.

Эмульсия, образовавшаяся в камере 7 перемешивания, через жалюзи 11 попадает в ячейки 9 грубого разделения. Причем в зависимости от типа ячейки 9

эмульсия подается в них либо со стороны ввода в экстрактор легкой фазы, либо со стороны ввода тяжелой фазы. Предварительно разделенные фазы перетекают каждые по своему каналу в ячейки тонкого разделения.

Каналы для раздельного перетока фаз образуются с помощью смещенных одна относительно другой радиальных перегородок 8. При этом одни перегородки 8 образуют гидрозатвор, пропускающий только тяжелую фазу, другие же служат в качестве плотины, пропускающей только легкую фазу. Одновременно радиальные перегородки 8 не пропускают

турбулентные вихри в $гчейки тонкого разделения и, тем самым, улучшают услбвия разделения фаз. Окончательно разделенные фазы перетекают через щелевые каналы 12 в камеру 7 перемешивания. При номинальном положении линии раздела фаз, щелевые каналы 12 расположенные на противоположных кольцевых перегородках , обеспечивают переток в одну сторону только тяжелой, а в другую - только легкой фаз.

В целом фазы движутся в аппарате противотоком и после многократного перемешивания и отстаивания в поле центробежных сил выводятся раздельно через отверстия 19 и карманы 20 в зоны А и Б сбора легкой и тяжелой фаз.

Такая организация структуры потока обеспечивается тем, что лопасти 4, вращающиеся с числом оборотов отличным от числа оборотов ротора 2, сообщают эмульсии скоростной напор. При перетекании эмульсии через жалюзи 11 скорост ной напор переходит в статический. В то же время в зонах расположения щелевых каналов 12 насосного эффекта образуется перепад давлений, который стремится передавить преимущественно одну фазу из камеры 6 отстаивания в камеру 7 перемешивания. Таким образом, создается общий перепад давлений между камерами б и 7 отстаивания и перемешивания, которой используется в предлагаемом экстракторе для автоматической стабилизации уровня линии раздела фаз и, тем самым, стабилизации времени пребывания обеих фаз в экстракторе. Механизм автоматической стабилизации уровня линии 13 раздела фаз следующий.

При изменении режима работы аппарата, например, числа оборотов ротора, производительности по тяжелой или легкой фазе, вследствие насосного эффекта перемешивающих лопастей 4 линия 13 раздела фаз стремится изменить свое положение.

Так как щелевые каналы 12 расположены по- разные стороны от номинального уровня раздела фаз, перемещение линии 13 раздела фаз ведет к увеличению расхода одной фазы и уменьшению расхода второй за счет соответствующего увеличения и уменьшения площади живого сечения каналов выхода фаз.

При этом часть фазы, перепуск, ко- торой через щелевые каналы 12 увеличивается, возвращается на рециркуляцию.

При накапливании, например, тяжелой фазы радиус линии 13 раздела фаз уменьшается и часть тяжйлой фазы возвращается на рецикл через щелевой канал 12. предназначенный для выхода легкой фазы Тем самым уменьшается переток из камеры 6 отстаивания легкой фазы. Происходит накопление в камере 6 отстаивания легкой фазы. Благодаря возрастак щей при этом центробежной силе линия раздела фаз вернется в номинальное положение. Аналогичен механизм автоматического регулирования при накапливании в зоне отстоя легкой фазы.

Наличие чередующихся ячеек с жалк зями и щелевыми каналами в камере отстаивания и установленных в них оргна относительно другой перегородок так, что образуются каналы для перетока только одной из фаз, практически устраняет свободный переток обеих фаз, ликвидируя тем самым, вредное влияние насосного эффекта лопастей 4, позволяет автоматически стабилизировать уровень лилии раз дела фаз и время пребывания обеих фаз в аппарате, упорядочить движение пото;со легкой и тяжелой фаз от ступени к ступени, улучшает условия разделения и тем самым уменьшает вредное влияние продольного перемешивания, что, в конечном итоге позволяет повысить эффективность процесса разделения фаз в камере отстаивания и в целом интенсифицировать процесс экстракции.

Формула изобретения

Центробежный экстрактор, включающий корпус с коаксиально установленными вращающимися в одну сторону цилин/фическими роторами, перемешивающие лопасти, закрепленные на внутреннем роторе, и закрепленные на внешнем роторе кольцевые перегородки с жалюзями, делящие полость внешнего ротора на камеры перемешивания и отстаивания, причем последние разделены радиально установленными перегородками на ячейки, в одних из 1соторых размещены жалюзи, устройств для. подачи и отвода фаз, отличающийся тем, что, с цепью интенсификации процесса за счет автоматического управления перетоком фаз R камер отстаивания в камеру перемешивания и улучшения условия разделения, ячейки, расположенные за ячейками с жалюзями, выполнены с щелевыми каналами для ввода разделенных фаз, а радиальные перегородки расположены в чередующейся последовательности на рас77419048

стоянии от внутренней поверхности ро-1, Авторское свидетельство СССР

тора.N9 187729, кл. В 01 В 11/00,01.08.63.

Источники информации,№ 255908, кл. В 01 13 11/00,

принятые во внимание при экспертизе5 09.12.67 (прототип).

2. Авторское свидетельство СССР