Многоступенчатый полупротивоточный центробежный экстрактор Советский патент 1982 года по МПК B01D11/04 

Изобретение относится к конструкциям центробежных экстракторов и может быть использовано в препаративной и аналитической химии для проведения процессов разделения многокомпонентных смесей, например трансплутониевых и редкоземельных элементов, в полупротивоточном режиме.

По достигаемому эффекту этот способ аналогичен экстракционной хроматографии и достоинство его заключается в возможности разделения многокомпонентных смесей и получении индивидуально чистых элементов за один экстракционный цикл на одном аппарате. Динамическое равновбсие в системе достигается за несколько секунд, процесс проводится в быстром режиме за счет действия центробежных сил при смешивании и разделении фаз.

Известен многоступенчатый пьлупротивоточный центробежный экстрактор, включающий ступени, каждая из которых содержит корпус, смесительную камеру, камеру расслаивания,выполненную в виде диска с радиальными каналами, центральную трубк у для. подачи исходных продуктов,меи1алку 1}

Для эффективной работы полупротивоточного экстрактора необходимыг условием является создание в камере смешения вполне определенного и одинакового на всех ступенях соотношения объемов подвижной фазы к неподвижной (не более 1:10), поскольку- оно пропорционально времени контакта фаз в камере смешения

10 и является показателем эффективности работы экстрактора.

В то же время при простом.соединении серии ячеек с одной осью вращения в многоступенчатый касксШ,

15 заполнение его тяжелой фазой осуществляется последовательным переливом ее из ячейки в ячейку, а требуемое соотношение объемов фаз на каждой ступени не выдерживается, так

20 как оно устанавливается самопроизвольно на каждой ступени, за счет вытеснения определенного количества тяжелой фазы, пропускаемым экстрагентом, и зависит от скорости пропус25каемого экстрагента.

J

Целью изобретения является повышение эффективности рабочы за счет обеспечения постоянной величины соотношения объемой фаз на всех ступенях смесительных камер, а также полное опорожнение экстрактора. Поставленная цель достигается те что экстрактор снабжен коллектором соединяющим смесительные камеры через радиальные каналы и расположенн параллельно оси вращения. При этом верхний конец коллектора снабжен винтовой заглушкой. На чертеже изображен экстрактор продольный разрез. Экстрактор состоит из корпуса 1 камеры 2 смешения, камеры 3 расслаивания, радиальных каналов 4, ребер 5, препятствующих отставанию эмульсии при вращении экстрактора, гидро затвора б, общего коллектора 7, соединяющего смесительные камеры, заглушки 8, отборной трубки 9, центральной грубки 10, камеры 11 отбора легкой фазы, центрального скво зного отверстия 12, неподвижной мешалки 13, наружного кольцевого зазора 14, отверстия 15 для перетока легкой фазы из камеры расслаивания в камеру смешения. Экстрактор работает следующим образом. Во вращающийся корпус 1 через центральную трубку 10 вводится опре деленный объем неподвижной тяжелой фазы. Благодаря наличию радиальных каналов 4 и общему коллектору 7 заполнение аппарата происходит одновременно по всем ступеням. Затем через ту же трубку 10 в камеру 2 смешения поступает подвижная легкая фаза-экстрагент. Неподвижной мешалкой 13 фазы равномерно перемешивают ся и эмульсия из камеры 2 смешения поступает в камеру 3 расслаивания через кольцевой зазор 14, где она расслаивается на легкую и тяжелую фазы. Легкая фаза перетекает через гидрозатвор 6 по отверстиям 15 и попадает в следующую смесительную камеру. А обедненная по легкой фазе эмульсия через кольцевой зазор 14 возвращается -в камеру 2 смешения, создавая рециркуляцию в каждой ступени. Легкая фаза во время заполнения экстрактора, попгшая в нижнюю (первую) смесительную камеру 2, по мере своего поступления заполняет первую ступень до перелива через идрозатвор 6 и вытесняет часть водной фазы через соединительный обший коллектор 7. Это происходит потому, что все ступени работают ка сообщающиеся сосуды и йавление, создаваемое тяжелой и легкой фазами в первой ступени, превосходит по своей величине давление во второй ступени. При дальнейшем поступлении легкой фазы в первую ступень и перетекании ее через гидрозатвор 6 давление в соседних камерах выравнивается и часть тяжелой фазы, вытесненной из первой ступени в начальный момент, снова возвращается в нее. Такое перераспределение фаз по своим уровням и давлению происходит во время заполнения подвижной легкой фазы по всем ступеням. После заполнения последней (верхней) ступени легкая фаза поступает в кольцевую камеру 11 отбора и выводится трубкой 9. Таким обра,зом тяжелая фаза с помощью радиальных каналов 4 и общего коллектора 7 зайолняет все ступени экстрактора одновременно, а легкая фаза заполняется последовательно перетекая через гидрозатворы. Затем наступает гидродинамическое равновесие по всему аппарату, а в смесительных камерах по всем ступеням устанавливается одинаковое соотнслаение объемов фаз. в случае необходимости экстрактор можно полностью опорожнить. Для этого его нужно остановить, отвернуть винтовую заглушку 8 исйова привести, во вращение. Под действием .центробежных сил растворы из аппарата через общий коллектор 7 попадают , например , в приемный кожух. Преимущества предлагаемого экстрактора по сравнению с одноступенчатыми , соединенными последовательно, заключаются в том, что исключается система передач растворов из одной ступени в другую с помощью отборных трубок, трубопроводов, за счет чего увеличивается чистота и выход выделяемых элементов; не требуются системы передач движения и охлазкления,так как ячейки крепятся на выходном валу электродвигателя; конструкция становится простой и компактной, а следовательно, экономически более выгодной . Формула изобретения 1.Многоступенчатый полупротивоточный центробежный экстрактор, включающий ступени, каждая из которых содержит корпус, смесительную камеру, камеру расслаивания, выполненную в виде диска с ргцдиальными каналами, центральную трубку для подачи исходных жидкостей, мешалку, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы за счет обеспечения постоянной величины соотношения объемов фаз на всех ступенях смесительных камер,- он снабжен коллектором, соединяющим смесительные камеры через радиальные каналы, и расположенным параллельно оси вращения . 2. Экстрактор по п.1, отличающийся тем, что, с целью

обеспечения полного опорожнения экстрактора, верхний конец коллектора снабжен винтовой заглушкой.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 827105, кл. В 01 D 11/04, 1978.