Центробежный экстрактор Советский патент 1981 года по МПК B01D11/04 

t

изобретение относится к устройствам для осуществления процесса экстракции в системе жидкость-жидкость и может быть применено в различных отраслях промьшшенности.

Известен центробежный экстрактор, содержащий корпус, ротор с насадкой и устройства ввода и вывода фаз. Ротор аппарата сформован из отдельного куска металла с просверленными в нём радиальными каналами, в которые вставляются определен юле устройства смесительных камер, выполненных по двум вариантам: сочетайием глухих цилиндрических перегородок и вращающихся колонок, состоящий из цанги, ряда плоских дисков, насаживающихся на цангу попарно через установленные втулки. Попарно расположенные диски дают возможность регулировать величину перфорации путем сдвига их на некоторый угол; в другом варианте перфорированные контактные диски колонки могут быть заменены насе1дкой типа -кольца Рашига и др. 11.

Основной недостаток известного устройства - низкая производительность и недостаточней эффективность массообмена.

Цель изобретения - интенсификация процесса за счет повышения степени массообмена.

Указанная цель достигается тем,

что размещенная в роторе центробежного экстрактора насадка выполнена в виде винтообразных элементов с пере10

менным углом подъема винтовой линии, которьй- определяется по формуле

fg-i V

И 9

Oi

Ц--1

-u.;

15

где 9 - угол наклона винтовой линии, определяемый по формуле

20.

0.aroty i;--,

X - показатель степени,, характеризующий влияние угла 9 и радиуса R, а также физические

25 свойства жидкостей и технологических параметров на скорость движения капель дисперсной фазы,t - шаг винтовой линии/ . 0- диаметр винтообразного элемента;1- индекс, указывакиций местопо ложение рассматриваемой точ ки относительно оси ротора. На фиг. 1 изображен экстрактор, продольный разрез; на фиг. 2 - сече ние А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - геометрические параметры винтообразных элементов; на фиг. 4-16 - различные варианты профилей винтообразных элементов; на фиг, 17-22 - варианты профилей сечений каналов, образован ных винтообразными элементами. При этом на фиг. 3 t - шаг винтовой линии; Ь ()cos 9 - ширина каналов винтовой линии для многоканального винтообразного-.элемента-, е - толщин гребня винтовой нарезки; п - число заходов; R - радиус аппарата; d, , fi - углы; D - диаметр винтового насадочного элемента. Центробежный экстрактор состоит из ротора 1, верхнего диска 2 с каналами 3 и 4 для сбора проконтактировавших жидкостей соответственно для тяжелой и легкой фазы. В камеры введены не связанные с ними неподвижные трубки 5 и б для отвода жидкостей. Сверху по оси ротора 1 коаксиально расположены неподвижные патрубки 7 и 8 для ввода жидкостей. Патрубок 7 вплотную подходит к нижнему диску 9 ротора, образующего радиальные каналы 10 с нижней частью корпуса ротора для подвода легкой фазы в контактную зо ну аппарата. Подвод тяжелой фазы производится из диспергирующего уст ройства 11. Рабочее пространство ротора заполнено насадкой из винтообразных .элементов 12, образующих каналы 13. Отделение тяжелой фазы от уносимой ее легкой фазы осуществ ляется в сепарационной зоне 14, выполненной в виде каналов, размещенн под некоторым углом к радиусу аппарата, а отделение легкой фазы осуществляется в сепарационных зонах 15 и 16, ротор помещен в корпусе аппарата 17. Аппарат работает следующим образом. Тяжелая (дисперсная) фаза через межтрубное пространство патрубков 7 и 8поступает в диспергирующее устройство 11, откуда под действием центробежной ситш выбрасывается в виде капель в контактную зону аппарата, состоящую из радйсшьно расположенных винтообразных элементов 12 Далее капли под действием центробеж ной силы движутся по каналам 13 ви тообразных элементов 12 от центра к периферии ротора. Достигнув главной поверхности уровня раздела фаз, находящегося вблизи уровня подвода легкой фазы контактную зону аппарата, капли дисперсной фазы коалесцируют и далее в виде сплошного потока поступают в сепарационную зону для нее. Достигнув периферии ротора, тяжелая фаза поступает в канал 3 и по трубке б выводится из аппарата. Легкая фаза по неподвижному патрубку 7 и радиальным каналам 10 поступает в контактную зону аппарата вблизи главного уровня раздела фаз и движется по каналам 13 винтообразных элементов 12 противотоком к дисперсной фазе от периферии к центру. Далее, пройдя зону сепарации 15 и 16 для легкой фазы, поступает в кангш 4, откуда по трубке 5 выводится Из аппарата. Постоянство скорости движения капель дисперсной фазы по радиусу аппарата обеспечивается тем, что винтообразные элементы выполнены с переменным углом подъема винтовой линии, который определяется по формуле. Постоянство скорости движения капель дисперсной фазы по раДиусу обеспечивает постоянство удерживающей способности, что ведет к интенсификации процесса за счет повышения степени массообмена. С учетом физических свойств контактируемых жидкостей, а также технологических параметров предлагаемая конструкция, винтообразных элементов позволяет в широких пределах варьировать конструктивные параметры последних. На фиг. 4, 5 и 10 приведены винтообразные элементы. d. (1 О (фиг.4,5,10) dji О, рГ 5 О (фиг.б и 7) d О, ГЬ 7 О (фиг.8 и 9) (фиг. 4, 6, 8 -и IQ) t cons const (фиг.5,7,9,14-16). При этом поверхность ММ и NN могут быть выполнены прямолинейными в случае нулевой кривизны поверхности ММ , NN (фиг.4-10); криволинейными в случае переменной кривизны поверхностей мм и NN (фиг.11,12,14 и 15); либо в сочетании прямолинейных с криволинейными (фиг.13,16). Профиль канала может иметь различную форму: треугольную (фиг.17), ромбическую (фиг.18), эллиптическую (фиг.19 и 20), в виде окружности (фиг.21), в виде многогранника (фиг.22). Использование предлагаемого изобретения позволит повысить производительность и интенсифицировать процесс массообмена. Формула изобретения Центробежный экстрактор, включающий корпус с располох«енным в нем ротором, в котором размещена насадка и устройство для ввода и вывода фаз отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса за счет повышения степени масообмена, насадка выполнена в виде винтообразных элементов с переменным углом под ема винтовой линии, который определяется по формуле ,- Чй,-.,/ угол наклона винтовой линии, определяемый по формуле 9i arctif. X - показатель степени, характеризующий влияние угла 0 и радиуса R, а также физические свойства жидкостей и технологических параметров на скорость движения капель дисперсной фазы; t - шаг винтовой линии; D - диаметр винтообразного элемента;i - индекс, указывающий местоположение рассматриваемой точки относительно оси ротора. Источники информации, ятые во внимание при экспертизе . Патент США № 3116246, 23-273, 1963 (прототип).

fc

F7vX ччу ГоУ оуУг)

.

(pur.f

PU9. 11

Риг. n