Массообменный аппарат Советский патент 1981 года по МПК B01D11/04 

(54) МАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ

Изобретение относится к массообменным аппаратам и может быть использовано, например, в процессах жидкостной экстракции в различных отраслях промышленности.

Известен колонный экстрактор, содержащий корпус с расположенными, по высоте слоями неподвижной насадки, при этом над слоями неподвижной насадки размещены слои плавающей контактирующей насадки 1.

К недостаткам известного экстрактора следует отнести его низкую производительность из-за нарушения ритмичности и режима работы колонны ввиду вынужденных остановок, в результате которых происходит полное расслаивание фаз по высоте аппарата. При последующем пуске аппарата требуется значительный промежуток времени для достижения оптимального режима массообмена.

Кроме того, наличие в аппарате неподвижной насадки не позволяет перерабатывать растворы, содержащие твердые взвеси, так как неподвижная насадка забивается твердыми частицами, увеличивающими ее сопротивление, что приводит к уменьщению производительности аппарата.

Целью изобретения является повышение производительности аппарата путем исключения процесса разделения фаз по высоте аппарата в моменты вынужденных остановок.

Цель достигается тем, что в известном массообменном аппарате, включающем корпус, разделенный по высоте перфорированными перегородками иа секции, снаб10женные насадкой из двух слоев, один из которых выполнен подвижным, переточные трубы для сплошной фазы, штуцеры для ввода и вывода фаз, второй слой насадки выполнен подвижным, прн этом

15 плотность одного слоя больше плотности тяжелой фазы, а плотность другого слоя меньше плотности легкой фазы, и, кроме того, один слой насадки выполнен из гидрофильного, а другой - из олеофильного

20 материалов.

На чертеже представлен массообменный аппарат, общий вид (для случая, когда дисперсной фазой является легкая фаза).

Аппарат содерл нт вертикальный кор25пус 1, разделенный по высоте на секции 2 перфорированными перегородками 3, переточные трубы 4 дл сплошной фазы, расположенные внутри или снаружи корпуса,

30 слои подвижной контактирующей насадки

5 из гидрофильного материала и слои подвижной контактирующей насадки 6 из олеофильного материала, размещенные в каждой секции.

ПрИ этом в зависимостй от лЛотности и смачиваемости жидких несмешивающихся фаз каждый тип насадки (гидрофильной и олеофильной) может быть легче легкой фазы или тяжелее тяжелой.

Аппарат снабжен также штуцерами 7 и 8 соответственно ввода и вывода легкой фазы и штуцерами 9 и 10 соответственно ввода и вывода тяжелой фазы.

В случаях, когда диоперсной фазой является легкая фаза, аппарат работает следующим образом.

Легкая фаза подается под нижнюю перфорированную перегородку и, проходя далее через перфорированную терегородку, диспергируется в тяжелой фазе нижней секции с образованием мелких капель, при этом наличие тяжелой подвижной контактной насадки, которай под действием потока легкой фазы псевдоол ижается, способствует столкновению, разрушению и повторному образованию капель, что приводит к возрастанию скорости массопередачи. Далее легкая фаза коалесцирует под вышерасположенной перфорированной перегородкой в слое легкой подвижной контактиой насадки, которая смачивается легкой фазой, что способствует процессу коалесценции. Затем легкая фаза вновь диспергируется при прохождении через перфорированную перегорощку в слой тяжелой подвижной контактной насадки, которая не смачивается легкой фазой, в слой сплошной Жидкой фазы вышележащей секции. Выводится легкая фаза из верхней секции аппарата.

Тяжелая фаза поступает в аппарат в верхнюю секцию, вступает в контакт с диспергированной легкой фазой и по перето-чнбй трубе поступает на нижележащую секцию, где контактирует с каплями легкой фазы. Выводится тяжелая фаза из нижней секции аппарата. В случае, когда дисперсной фазой является тяжелая фаза, движение потоков жидких фаз по аппарату аналогичное, только легкая сплощная фаза перетекает с нижележащей секции на вышележащую по переточным трубам, а диспергированная тяжелая фаза перетекает с вышележащей секции на нижележащую секцию через перфорированные перегородки.

Таким образом, при общем противоточиом движении фаз по аппарату в каждой секции фазы движутся прямотоком, при этом одна из жидких фаз м)ногократно диспергирует и коалесцирует, протекая через перфорированные перегородки и подвижные контактные насадки. Наличие в каждой секции аппарата двух взаимно не связанных слоев подвижных контактных

насадок способствует значительному повышению эффективности массообмеяа и производительности аппарата за счет И1Нтенсификации процесса диспергирования и

коалесценции капель, что обеспечивается соответствующим подбором материалов для каждого слоя насадкн в зависимости от физ:Ико-ХИ1м,ических свойств конкретной системы двух НЕ смещивающнхся между

собой жидкостей.

При этом главным критерием подбора материалов насадка является их смачиваемость, удельный вес и химическая стойкость по отношениго к используемым жидКИМ ;средам.

Наличие в каждой секции аппарата гидрофильной и олеофильной подвижных контактных насадок позволяет увеличить степень диспергации одной из фаз, и, следовательно, повысить поверхность, скорость и эффективность массообмена, а также скоро:сть ,и нолиоту коалесценции капель, что также позволяет значительно повысить производительность аппарата.

Кроме того, наличие в каждой секции двух типов подвижной контактной насадки с различной смачиваемостью (гидрофильной и олеофильной) и различными удельными весами позволяет полностью исключить процесс разделения фаз по высоте аппарата в случае вынужденных остановок, так как благодаря совокупности указанных отличительных признаков при вынужденных остановках аппарата происходит разделение фаз только в каждой секции аппарата и исключен межсекционный переток фаз. Это позволяет поддерживать при остановках равновесное состояние

жидких фаз в каждой секции аппарата, что способствует практически моментальному вхождению в рабочий режим после остановки.

Формула изобретения

Источник информации, принятый во гвнимание при экспертизе;

т

-3

6

Ю

b

«

«2Г«1 2Л2 а

/