Центробежный экстрактор Советский патент 1982 года по МПК B01D11/04 

Изобретение относится к устройст вам для осуществления процесса экстракции в системе жидкость - жидкос и может быть применено в различных отраслях промышленности. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является центробежный экстрактор, содержащий кожух, ротор с насадкой, выполненной в виде коаксиальных перфорированных цилиндров, образующих ступени, разделенных по высоте дисками на ряд сек ций, и устройство ввода и вывода фаз К недостаткам известного аппарата относится малая производительность и низкая интенсивность процес са массообмёна, высокое гидравличес кое сопротивление движению фаз, скл ность к засорению перфораций механическими примесями. Целью изобретения является интенсификация процесса массообмёна за счет увеличения времени контакта. Поставленная цель достигается тем, что в центробежном экстракторе, содержащем кожух, ротор с насадкой, выполненной в виде коаксиальных цилиндров, образукхцих ступени, разделенные .по высоте дисками на ряд секций, устройства для ввода и вывода фаз, экстрактор снабжен контактными устройствами, установленными в каждой секции на дисках, выполненными в виде центробежных форсунок, расположенных соосно навстречу друг другу. Размещение в секциях на дисках по концентрическим окружностям контактных элементов, выполненных в ви-де центробежных форсунок, установленных соосно навстречу друг другу позволяет оптимальным образом обеспечить устойчивый факел распыла за- . крученных струй; придать каждой отдельной струе закрутку; максимальным образом использовать кинетическую энергию встречных закрученных струй. На фиг. 1 изображен предлагаемый экстрактор, продольный разрез} на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез центробежной форсунки) на фиг. Ч - разрез Б-Б на фиг.З, на фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 6 - аксонометрическое изображение центробежной форсунки} на фиг. соосное расположение форсунок, а так же гидродинамическая картина соударяющихся факелов распыла. Центробежный экстрактор состоит и-з кожуха 1, ротора 2 с насадкой, ка мер 3 и для сбора тяжелой и легкой фаз соответственно. В камере введены не связанные с ними неподвижные н порные диски 5 и 6 для отвода фаз. Подвод тяжелой фазы в зону контакта осуществляется по каналу 7 через рас пределительные трубки 8 в камеру Э, откуда она по тангенциальным каналам 10 центробежных форсунок 11 поступает в камеру 12. чЗакрученный поток тяжелой фазы в виде факела через сопло 13 выбрасывается в зону контакта. Легкая фаза в зону контакта подается по каналу И в камеры 15, откуда по тангенциальным каналам 10 центробежных форсунок поступает в ка меру 12. Закрученный поток легкой фазы в виде факела через сопло 13 выбрасывается в зону контакта. Сепарация проконтактировавших потоков на ступенях осуществляется в зонах сепарации 16 и 17. Пройдя всю контактную зону аппарата, отсепарйрованные в периферийных зонах сепарации 18 и 19, соответ ственно для тяжелой и легкой фазы по ступают в камеры 3 и ч, откуда с помощью напорных дисков 5 и 6 по меж трубным пространствам 20 и 21 приемно-выводного устройства выводятся из аппарата. Рабочее пространство ротора запол нено насадкой , выполненной в виде коаксиальных цилиндров 22, образующих ступени, разделенные по высоте дисками 23 на ряд секций. В каждой секции на дисках установлены по концентрическим окружностям контактные элементы, выполненные в виде центробежных форсунок, установленных соосно навстречу друг другу. Центробежная форсунка 11 включает в себя кор. пус, камеру 12, тангенциальные каналы 10 для подвода жидкости и сопло 13 (фиг. 3 t, 6). Подача легкой и тяжелой фаз в контактные элементы выполнена в чередующейся последовательности по высоте аппарата. Аппарат работает следущим образом. Тяжелая фаза, по каналу 7 через распределительные трубки 8 поступает в камеру У, откуда по тангенциальным каналам 10 центробежных форсунок 11 - в камеру закручивания 12. Далее закрученный поток в виде факела через сопло 13 выбрасывается в зону контакта. Легкая фаза по каналу И подается в камеры 15, откуда по тан- . генциальным каналам 10 поступает в камеру закручивания 12 и через сопло 13 в виде факела выбрасывается в зону контакта, навстречу потоку тяжелой Фазы. В зоне контакта оба факела (легкая и тяжелая фазы) соударяются , происходит взаимное проникновение частиц из одного факела в другой. Проконтактировав, жидкости поступают в зону сепарации, где расслаиваются на два слоя в соответствии с удельными весами. Далее отсепарйрованные фазы поступают на следующую ступень KOHTaKta, где весь процесс повторяется. Достигнув периферии ротора, из зон сепарации 18 и 19 фазы поступают в камеры 3 и i и с помощью напорных дисков 5 и 6 по межтрубным пространствам 20 и 21 приемно-выводного устройства выводятся из аппарата. Принцип действия центробежных форсунок заключается в том, что потоку жидкости сначала дается закрутка, а затем сужение. В процессе сужения потока значительно возрастает окружная составляющая скорости, возникают значительные центробежные силы, образующие в выходном отвер тии тонкую пленку кольцевого , которая на выходе из форсунки распадается на мельчайшие закрученные струйки, вращающиеся в направлении своих траекторий. В процессе вращения при движении по своим траекториям струйки распадаются на мельчайшие капли с образованием факела распыла. Придание потоку жидкости вращательного движения в камере закручивания способствует увеличению кинетической энергии движения струй при их движении по закрученНым траекториям. Направленные навстречу друг другу факелы распыла легкой и тяжелой фазы соударяются. При этом происходит;интенсивное проникновение факелов распыла (струй, капель) друг в друга, - двигаясь по закрученным траекториям, две встречные струи как бы ввинчиваются одна в другую, интенсивно взаимодействуя при этом; в местах соударения факелов распыла за счет инерции частицы из одной струи проникают в другую, тормозятся в ней, потом разгоняются в другом направлении и воз вращаются, в первую струю. В результате частиц (капли) во встречных струях находятся под непре рывным воздействием знакопеременного ускорения. Участвуя в холебательчом движении частицы задерживают .ся в зоне соударения (эффект удерживания) , вследствие чего время кон такта значительно возрастает. Все эт ведет к интенсивному обновлению межфазной поверхности, интенсификации процессов массообмена. 9 0 Фор1« ла изобретения Центробежный экстрактор, содержащий кожух, ротор с насадкой, выполненной в виде коаксиальных цилиндров, образующих ступени, разделенные дисками на секции, устройства для ввода и вывода фаз, отличающийся тем, чтр, с целью интенсификации процесса массообмена за счет увеличения времени контакта, экстрактор снабжен контактными устройствами., установленными в каждой секции на дисках по концентрически. окружностям и выполненными в виде центробежных форсунок, расположенных соосно навстречу друг д|эугу. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США IP 3133886, кл. В 01 D 1/00, 19б«.

Фиг.Г