Пульсационный экстрактор Советский патент 1982 года по МПК B01D11/04 

Изобретение относится к аппаратглл для проведения массообменных процессов и процессов физико-химического превращения и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности..

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является пульсационный экстрактор, содержащий корпус,. помещенный в коаксиальный кожух, возбудитель пульсации, диспергирующие сетки, причем между стенками кожуха и корпусом размещены перфорированные тарелки. .Возбудитель пульсации выполнен в виде штока с набором мешалок Cl J.

Недостатком известного пульсационного экстрактора является то, что в нем нельзя совместить процессы физико-химического превращения и жидкостной экстракции.

Проведение этих процессов в ряде различных аппаратов приводит к увеличению энергозатрат, металлоемкости и занятых площадей под оборудование.

Целью изобретения является интенсификация массообмена, за счет уменьшения продольного перемешивания и увеличения поверхности контакта фаз.

Указанная цель достигается тем, что в пульсационном экстракторе, содержащем корпус, помещенный в коаксиальный кожух, и перфорированные тарелки, размещенные внутри корпуса и между стенками корпуса и кожуха, корпус в нижней части снабжен вер10тикальными прорезями с направляющими козырьками, при этом проходное сечение прорезей выполнено уменьшающимся по высоте.

Наличие прорезей в нижней части

15 корпуса экстрактора вызывает перетоки между каналами, образованными корпусом и кожухом аппарата. Это позволяет изменить движение жидкости в аппарате по направлению и величи20не, т.е. разложить общую скорость движения на продольную и поперечную составляющие. Изменение направления движения жидкости улучшает условия сепарации и увеличивает задержку дисперсной фазы.

Направляющие козырьки создают вращательное движение жидкостного потока, что способствует снижению продольного перемешивания и улучшению распределения сплошной и дисперсной фаз по поперечному сечению аппарата Кроме того, переменное проходное сечение прорезей позволяет полу чить любой закон изменения скорости движения жидкости в аппарате, зависящий от формы и величины проходног сечения прорезей и закона изменения их гидравлического сопротивления. Увеличение проходного сечения проре зей вызывает уменьшение-продольной . составляющей скорости и увеличение радиальной составляющей скорости, кроме того, увеличение проходного сечения прорезей вызывает снижениеих гидравлического сопротивления, что приводит к снижению общей скорости движения жидкости. Таким образом, прорези в нижней Части корпуса экстрактора позволяют создать в аппарате зоны с различным режимами перемешивания и совместить процессы жидкостной экстракции и фи зико-химического превращения. На фиг.1 изображен аппарат/ продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.1. . . Пульсационный экстрактор состоит из корпуса 1 и коаксиально расположенного кожуха 2, образующих два. канала аппарата - цилиндрический 3 и кольцевой 4. В каналах по высоте установлены перфорированные контакт ные устройства 5. На корпусе размещены патрубки 6 и 7 с коллекторами для подачи исходных веществ, патруб ки для вывода легкой 8 и тяжелой 9 фаз и газа 10. На корпусе 1 и кожуХе 2 аппарат i расположены патрубки 11 и 12 для подвода пульсации. Данные патрубки расположены так, что гидравлическое сопротивление зоны экстракции, т.е. пульсационного кон тура, расположенного выше патрубков равно гидравлическому сопротивлению зоны.реакционной, т.е. пульсационного .контура, расположенного ниже патрубков. в нижней части корпуса 1 имеются прорези 13, выполненные с направляющими козырькйми и переменным проходным сечением по высоте. Пульсационный экстрактор рабо. тает следующим образом. Легкая и тяжелая фазы подаются в аппарат соответственно через патрубки б и 7 и движутся противотоком по цилиндрическому 3 и кольцевому 4 каналам. На основное движени фа.з накладывается возвратно-поступа тельное (пульсирующее)движение, которое создается путем подачи импульсов давления противоположных знаков через патрубки 11 и 12. При подаче положительного импульса в патрубок 11 в кольцевом канале жидкость перетекает из кольцевого канала 4 в цилиндрический.в экстракционной зоне аппарата через верхний срез корпуса, а- в реакционной зоне - через прорези и нижний срез корпуса и отводится через патрубок 12 в цилиндрическом канале. При подаче положительного импульсй в патрубок 12 движение жидкости меняется на противоположное. Примеси, поступающие с легкой (дисперсной) фазой в реакционную зону, вступают в химическое взаимодействие с тяжелой (сплошной)фазой, поступающей из экстракционной зоны, в результате чего выделяется газ и образуется .твердый осадок. Легкая фаза, проходя через контактные устройства, дробится на мелкие капли, KOTOptJe, обтекая отогнутые края гфорезеЯ, приюбретают дополнительное вращательное движение. Вижри, сря вакяциеся с краев прорезей, вызывают повьпяенную турбулизацию среды, что ведет к по-, вышению интенсивности перемешиваниф и дробления дисперсной фазы, что, в свою очередь, спбсобствует значительному- развитию межфазовой поверхности. В нижней части реакционной зо- ны скорость движения жидкостб й относительно невелика (за счет шунтирования пульсации через прорези и большого живого сечения их), что создает благоприятные.условия для осаждения образующейся твердой фазы, По мере движения дисперсной фазы вверх, из-за уменьвгения сечения про-. резей, дисперсная фаза испытывает возрастающее воздействие пульсгщии которое турбулизируат её, в резуль тате чего в реакционной зоне наблюдается режим идеального перемешивания, способствующий ускорению реакции. Одновременно за счет знакопеременного давления происходит многократное перемещение жидкостей из кольцевого канала 4 в цилиндрический 3 и наоборот, что способствует выравниванию концентраций реагирующих веществ по поперечному се 1еНию аппарата и более равномерному распределению капель во всем объеме реакционной зоны. По мере протекания реакции твердая фаза под действием силы тяжести осаждается и накапливается внизу аппарата, откуда отводится с тяжелой фазой, а газ равномерно распределяется за счет пульсаций по поперечному сечению аппарата, барботирует через экстракционную зону и отводифс:я через патрубок 10. Легкая фаза, поднимаясь вверх, омывается свежей сплошной фазой, которая экстрагирует примеси из капель, причем экстракция, начинаясь в реакционной зоне, ускоряется по мере движения капель легкой фазы вверх, где протекает с постоянной скоростью.

Легкая фаза отводится через патрубок 7, а тяжелая - через патрубок 9.

Следовательно, направляющие козырьки прорезей создают вращение жидкостного потока в реакционной зоне в направлениях, соответствующих знаку подводимого.импульса. Вращение потока снижает продольное перемешивание, улучшает условия диспергирования легкой фазы за счет срезающих усилий на краях прорезей, увеличивает поверхность контакта фаз и повышает скорость массообмена, за счет чего повышается скорость процесса химического превращения, протекающего в диффузионной области.

Увеличение йроходного сечения прорезей книзу реакционной зоны аппарата снижает продольную составляющую скорости пульсации и увеличивает поперечную составляющую за счет изменения гидравлического сопротивления прорезей. Продольная составляющая пульсащии становится равной нулю в случае равенства проходного сечения прорезей поперечному сечению цилиндрического и кольцевого каналов.

Снижение продольной составляющей пульсации уменьшает интенсивность перемешивания в нижней части аппарата, что благоприятствует интенсив-ному выделению твердого осадка из. легкой фа:зы.

Интенсивность перемешивания в экстракционной зоне, где легкая фа.за и равномерно распределенный по каналам газ взаимодействуют с тяжелой фазой, постоянна благодаря наличию только продольной составляющей пульсации. Это способствует равномерному процессу дробления и коалесценции дассперсиой (легкрй) фазы, интенсивному массообмену. Кроме того.

продольная составляющая пульсации влияет на скорость всплывания газовых пузырей,.что позволяет получить равномерное газосодержание по всей высоте экстракционной зоны и уменьшает каналообразование. Наличие газовой фазы позволяет интенсифицировать процесс экстракции благодаря увеличивающейся поверхности контакта фаз. Таким образом, создание в одном аппарате зон с различныкм режимами перемешивания позволяет совместить в одном аппарате процессы физико-химического превращения и жидкостной экстракции.

Применение изобретения позволяет совместить процессы физико-химического превращения и жидкостной экстракции, что приводит к снижению энергозатрат, уменьшению расхода реагентов, металлоемкости и производственных площадей.

Формула изобретения

Пульсационный экстрактор, содержащий корпус, расположенный коаксиально ему кожух перфорированные тарелки, размещенные в корпусе и между корпусом и кожухом, отличающийся тем, что, с целью интенсификации массообмена за счет .уменьшения продольного перемешивания и увеличения поверхности контакта фаз, корпус в нижней части выполнен с вертикальными прорезями с направляющими козырьками, при этом проходное сечение прорезей выполнено уменьшающимся по высоте.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 281409, кл. В 01 D 11/04, 1969.