Устройство для разделения жидкостных дисперсий Советский патент 1982 года по МПК B01D11/04 

Изобретение касается устройства для разделения жидкостных дисперсий после операции экстрагирования в экстракционных колоннах, преимущественно в роторно-дисковых экстракто рах . Для транспортировки коалесцирован ных диспергированных капель после оп рации экстрагирования применяются контактный фильтр, петельная ткань, проволочная сетка, пакет из волокнис того материала или другие коалесцирующие устройства и материалы. При этом для выбора коалесцируюиего материала определякадими являются свойства смачиваемости дисперсной фазы, так как для технических целей при разделении жидкостей стремятся к так называемой капельно-поверхностноактивной коалесценции из-за ее высокой эффективности по сравнению с капельно-капельной коалесценцией. Обычно в качестве коалесцирующего материала при наличии органических фаз применяют полимеры органических соединений. При наличии диспергиро.ванных водных фаз применяют материалы из высококачественной стали. В качестве коалесцирующих матери алов находят применение также стекл керамика и комбинации из названных материалов. Особенно при дисперсиях с очень маленькими каплями (вторичные дисперсии) необходимо применение вспомогательных средств для осаждения, так как скорость осаждения капелек уменьшается квадратно диаметру капелек. В выкладных описаниях изобретений к неакцептованным заявкам ФРГ № 1945851, 2357201 и 2518846 уже описаны технические решения по улучшению разделения фаз. На основании выкладного описания изобретения к неакцептованной заявке ФРГ № 2518846 известно, что подлежащая разделению фазовая смесь подается в отстойник, отделенный от экстракционного аппарата, в верхнюю часть экстрактора радиально наружу, что там осуществляется разделение, фвз на коалесцирующих устройствах, состоящих из одного или нескольких сегментов и могущих быть взаимозаменяемыми, и разделенные прозрачные жидкости отводятся через особые отводы . Техническое решение на основании выкладного описания изобретения к неакцептованной заявке ФРГ № 1945851 лля непрерывной противоточной экстракции предусматривает расположение смесителя, соединительной линии и отстойника на одном уровне, причем устройство содействующее коалесциро ванию, расположено в соединительной линии. В качестве коалесцирующ го материала применяются токарная стружка из высококачественной стали, стекля ная вата и полипропиленовые отдельные волокна. Недостатки этих технических решений лежат в пространственном разделении между зоной смешения и отстойником в таком виде,, что обособленные отстойные простран ства должны быть устроены радиально вокруг экстрактора путем увеличения диаметра в верхней секции, и разделенные фазы Должны быть возвращены в систему или отведены через допол нительные трубопроводы, или же коагуляция осуществляется в соединительных линиях, что также требует п вьвиения затрат на аппаратуру и обсл живание. Дальнейшим известным устро ством для разделения жидкостных дис персий являются по экономическому патенту ГДР 116 145 вставленные в экстракционные колонны трубчатые та релки. Недостаток трубчатых тарелок, как устройства для разделения, заключается в том, что вторичные дисперсии или совсем не разделяются, или разделяются недостаточно. Цель изобретения заключается в ликвидации пространственного разделения экстракционного устройства и устройства для разделения, особенно ликвидация технически сложного расположения крадесцирующего устройств вне роторно-дисксвых экстракторов при одновременном обеспечении разде ления жидкостных дисперсий после операции экстрагирования без снижения производительности экстрактора. В основу .изобретения положена з-адача создать устройство для разделения жидкостных дисперсий после операции экстрагирования, которое может быть размещено и применено в экстракционных колоннах, особенно в роторно-дисковых экстракторах сверху и/или снизу экстракционной камеры и которое имеет высокую эффективность при разделении жидкостей. 1 Предлагаемое устройство состоит из комбинации специально для этой цели конструктивно измененной таре/, ки и одного/ расположенного в камере осаждения коалесцирующего устрой ства такого рода, что трубки тарелк прикрываются металлическими колпака ми направляющими поток, предпочтительно из тянутого металла, что отверстия колпаков стоят под острым УГЛОМ против направления потока и что коалесцирующий пакет расположен непосредственно над трубчатой тарелкой в камере осаждения так, что пространства между трубками, cнaбжeнpы вl колпаками, полностью заполнены. Коалесцирующий пакет состоит из известных коалесцирующих материалов, как проволочная сетка, пакет из волокнистого материала, свободная или уплотненная стружка из металла или пластмассы, или из комбинаций этих материалов. Предлагаемое устройство пригодно предпочтительно для применения в экстракционных колоннах, в частности в роторно-дисковцх экстракторах, при этом нет необходимости увеличивать поперечное сечение колонн для снижения скорости потока в камере осахсдения и разделения. Устройство может быть применено для осаждения и разделения легких и/или тяжелых жидких фаз. При применении устройства для осаждения и отделения легкой фазы над экстракционной или контактирующей камерой с делью перемешивания во время операции экстрагирования сильно движущаяся жидкость протекает в качестве смешанной фазы через трубки, выступающие в камеру осаждения. Уже при этом nixjqecce жидкость успокаивается. На коалесцирующем пакете жидкие фазы разделяются по принципу действия коалесцирующего устройства. Легкая жидкость отводится над коалесцирующим пакетом из камеры осаждения в качестве осветленного продукта. Тяжелая жидкость собирается на коалесцирующем пакете в пленку, которая течет по отдельным элементам пакета вниз.на тарелку. Тяжелая фаза, собирающаяся над диском тарелки, течет через трубки назад в камеру экстракции или контактирования. В последующем примере устройство согласно изобретению описывается в статическое и кинематическом состоянии. На фиг. 1 представлено устройство в роторно-дисковом экстракторе, в котором из верхней части аппарата отводится чистый легкий продукт. Устройство содержит тарелку 2 с трубами 5 для смешанной фазы и с трубками 6 для стекающей вниз тяжелой фазы, которые приварены к тарелке 2. Так как роторный вал 1 приводится во вращение от мотора, находящегося сверху камеры осаждения, то он должен быть через нее проведен. За счет вращения втулки 3 вокруг роторного вала 1 исключается передача импульсов от вращающегося роторного вала 1 на жидкость. Сверху тарелки 2 расположёно коалесцирующее устройство 4 в виде, например, токарной стружки, действующей как элемент осаждения.

Отверстия трубок 7 (см. фиг. 2 и 3) или прикрыты колпаками из тянутого металла 8, при этом отверстия 11 колпака показывают под острым углом пpotивoпoлoжнoe направление потока смешанной фазы в трубках 5, или трубки 5 закрыты сверху и выходные отверстия 9 для смешанной фазы распределены по объему трубки ниже ее верхнего края.

Это п|рик ;%1тие служит тому, что поток смешанной фазы направляется в направлении тарелки 2; при этом капли, отделенные в коалесцирующем устройстве, уносятся вместе в нужном направлении и таким образом через направленные в контактирующую камеру 10 трубки 6 подают в контактирующую камеру 10.

Кроме того, благодаря покрытию коалесцирующий материал может попаст через трубки 5 и 6 в контактирующую камеру 10.

Смешанная фаза, находящаяся в контактирующей камере 10 в движении попадает через трубки 5 в камеру осаждения, захваченная тяжелая фаза со6ирае ся в виде жидкостной пленки в коёшесцирукядем устройстве 4 и стекает вдоль коалесцирующих элементов вниз.

Из-за особого исполнения покрыти трубок тарелки тяжелая фаза попадает не в поток смешанной фазы, а транспортируется в направлении тарелки 2

Здесь тяжелая фаза опускается и может через выступанмцие в контактирующую камеру 10 трубки 6 транспортироваться назсЩ в контактирующую камеру 10.

Легкая фаза покидает коалесцирукядее устройство 4 в чистом состоянии и отбирается поверх отстойника. Для демонстрации работы предлагаемого устройства описывается применение его в роторно-дисковом экстракторе.

В роторно-дисковом экстракторе с диаметром 600 мм экстрагируют биологически обработанные фракции нефтеперегонки с пределами кипения 240-360 С 75%-ной фосфорной кислотой в соотношении 185:1 при числе оборотов ротора 95 об/мин и при пропускной способности 2 . Фракцию нефтеперегонки подают снизу вверх, фосфорную кислоту сверху вниз через экстрактор. Для достижения более полного использования экстрагирующего агента и по возможности полного разделения обеих фаз в верхнюю часть экстрактора встраивают предлагаемое устройство.

Достигнутые в экспериментальных опытах показатели выноса и КПД представлены в таблице..

При-этом предлагаемое устройство сравнивается с известными (трубчатыми тарелками и коалесцирующими устройствами) .

Вынос загруженного экстракционного агента,%

/ 100

КПД Vвынос)

Формула изобретения Устройство для разделения жидкостных дисперсий после операций экстрагирования в экстракционных колоннах, предпочтительно в роторно-дисковых экстракторах, при этом устройство распо/тржено выше и/или ниже экстракционной камеры, отличающееся тем, что устройство состоит из тарелки 2 с трубками и косш сцирующего устройства 4, расположеиного в камере осаждения, при этом трубки 5 тарелки. 2 снабжены металли12

28

8,3

3,0

3,6

ческими колпаками, направляющими поток, преимущественно из тянутого металла, или отверстиями 9 трубок 5

которые расположены под углом 90° против направления потока в трубках 5, а отдельные элементы коалесцирующего устройства 4 расположены непосредственно над тарелкой 2 между трубками 5.

Признано изобретением по результатам экспертизы, осуществленной Ведомством по изобретательству Гер

манской Демократической республики.