Вибрационный колонный экстрактор Советский патент 1982 года по МПК B01D11/04 

Изобретение относится к конструкциям массообменных аппаратов, в частности, к колонным экстракторам, предназначенным для аппаратурного оформления экстракционных процессов в системе жидкость-жидкость.

Наиболее близок к предлагаемому колонный экстрактор с подвижной насадкой , состоящей из плоских перегородок, перфорированных по всей площади. Перегородки в данном экстракторе собраны в два пакета изакреплены в чередукмцейся последовательности на двух вертикальных штангах и движутся навстречу друг другу в направлении, взаимно противоположном по отношению к ближайшим соседнигЛ 1.

Основным недостатком этого колонного экстрактора является выход аппарата из режима при его остановке, в этом случае, при остановке перемешивающей насадки, жидкие фазы расслаиваются на две части - легкая поднимается, а тяжелая отстаивается внизу. При этом происходит смещение однородных фаз, расположенных на разной высоте экстрактора и содержащих различные концентрации извлекаемого вещества. В результате расслаивания и смешения водная и органическая превращаются в полупродукты, не пригодные для дальнейшего использования без дополнительной переработки. Это явление приводит к тону, что запуски в работу экстракционной колонны после остановок занимают значительное время и требуют повторной переработки растворов, находящихся в аппарате.

10

Целью изобретения является повышение эффективности колонного экстрактора и предотвращение полного расслаивания фаз по высоте аппарата при остановке.

15

Поставленная цель достигается применением предлагаемого колонного экстрактора, в котором перегородки насадки выполнены выпуклыг т с перфорацией по периферии и расположены

20 выпуклостью в сторону двинения дисперсной фазы, причем перегородки выполнены в виде полых тел вращения, :имеющих форму конуса, усеченного конуса или увеченного шара.

25

Достижение поставленной цели позволит останавливать аппарат без изменения состава раствора по высоте колонны, устранить необходимость повторной переработки растворов изза остановок экстрактора и использования дополнительного оборудования как обязательного элемента экстракционной установки.

Обеспечить остановку колонных экстракторов без полного расслаивания фаз возможно путем создания в аппарате, зон задержки дисперсной фазы. Такие зоны задержки-должны в то же время обеспечивать постоянное обновление в них перерабатываемых растворов при нормальной работе.

Выпуклые перегородки, сплошные в средней части, образуют полости, в которых скапливается дисперсная фаза при прекращении движения насс1дйи. Поскольку насадка расположена по всей высоте активной рабочей части колонны,.отделившаяся дисперсная фаза практически остается в том месте, где ее застала остановка аппарата. Естественно, что при останов ке перемешивающей насадки подс1ча растворов в аппарат должна автоматически прекращаться.

Выпуклая форма перегородок и отсутствие перфорации : в их средней части обеспечива ет также при взаим-. . ном сближении и расхождении соседних перегородок интенсивное поперечное движение жидкостей , их перемешивание и устранение продольного перемешивания. Периодическое заполнение полостей перегородок жидкостью и последующее ее вытеснение в сосединие полости создают также насосный эффект, способствующий ускорению движения фаз вдоль колонны, т.е. увеличение удельныхнагрузок на аппарат.

На фиг. 1 изображен продольный разрез цилиндрической колонны с перегородками в среднем положении; на фиг. 2 - перегородки в ввде конуса и их взаимное расположение в . одном из крайних положений; на фиг.Зперегородки в виде усеченного конуса и их взаиг1ное расположение в одном из крайних положений, на фиг.4перегородки в виде части полого шара и их взаимное расположение в одном из крайних положений, на фиг. 5 вид в плане-устройства перегородок с зубчатой перфорацией; на фиг. 6 вид в плане устройства перегородок с перфорацией в виде отверстий;на фиг. 7 - продольный разрез колонны 1C кольцевым корпусом; на фиг. 8 вкд в плане устройства перегородок кольцевой колонны.

1 Внутри корпуса 1 вдоль оси распо ложены штанги 2 и 3, на которых зак реплены чередующиеся перегородки 4 и 5, образующие двапакета. Штанги 2 свободно проходят в вырезах перегородок 5, а штанги 3 - в йырезах перегородок 4. Штанги 2 и 3 сое динены с механизмом б, сообщакадим им встречное возвратно-поступательное движение.

Для обеспечения ядерной безопасности при переработке растворов, Содержащих делящиеся элементы, корпус и перегородки экстракционной колонны делают-кольцевыми, а во внутреннюю полость корпуса устанавливается поглощающая вставка 7-.

Форма перегородок в виде конуса, усеченного конуса или шарового (овалного) сегмента дает возможность удерживать различное количество дисперсной фазы: конус - 30-40%, усеченный конус - 40-50%, сегмент - 50-60% от .объема соответствующей части колонны по высоте .

. Конструкция привода и механизма возвратно-поступательного дви :сения. может быть любого типа, в зависимости от условий эксплуатации и харак.тера перерабатываемых растворов.

Работает колонный экстрактор следующим, образом.

Легкую фазу вводят в нижнюю часть аппарата, а тяжелую - в верхнюю, и они движутся навстречу друг другу. Главную границу раздела фаз устанавливают по общим .для экстракционных колонн правилам: внизу - при диспергировании тяжелой фазы или вверху при диспергировании легкой фазы. Перегородки 4 и 5 в первом случае располагаются выпуклостью вниз, а во втором - вверх.

При перемещении перегородок навстречу друг другу объемы А и Б в полостях перегородок 4 и 5- прочеред.но увеличиваются и уменьшаются, а жидкости перетекают через перформацию в перегородках из уменьшающейся в увеличивакидуюся полость .J Под действием гравитационных сил большая част отстоявшейся в полости дисперсной фазы перетекает соответственно вверх (легкая) или вниз (.тяжелая) . Скорость перетекания зависит от интенсивности движения перегородок (частоты и амплитуды колебаний).При выполнении насадки в виде Двух пакетов движущихся возвратно-поступательно навстречу друг другу, амплитуда их перемещения равна половине расстояния между соседними перегородками.

Для улучшения гидродинамических и экстракционных характеристик процесса предусматривается возможность кратковременной остановки перегородок в крайних положениях (выдерживается пауза). Необходимость останов вок и время выдержки пауз определяются физико-хюлическими свойствами перерабатываемых растворов. При этом при движении жидкостей через перфорацию происходит их перемешивание, а во время пауз - частичное (промежуточное) расслаивание.

При прекращении движения насадки и подачи растворов в колонну дисперсная фаза скапливается во внутренних объемах перегородок по всей высоте экстракционной колонны, сохраняя концентрацию извлекаемого , соотв ствующую своему уровню. При одновременном возобновлении движения насадки и подачи растворов в колоНну экстракция возобновляется при тех же концентрациях извлекаемого вещества, которые имели место до остановки.

Таким образом, колонный экстрактор данной конструкции, сохраняя преимущества колонных аппаратов большую производительность на единицу площади, - обеспечивает и преимущества, свойственные экстракторам типа смеситель-отстойник, т.е. возможность, остановки аппарата без нарушения технологического режима и качества получаемого продукта.

Количество дисперсной фазы, задерживакидееся во внутренних полостях перегородок насадки при исполнении их в виде тел вращения с диаметральным сечением в форме конуса, усеченного, конуса, полусферы или сегмента, составляет от 30 до 60% от объема рабочей части колонны, что удовлетворяет соотношениям объемов фаз большинства известных экстракционных систем.

Формула изобретения

1.Вибрационный колонный экстрактор для жидкостной экстракции, содержаийй вертикальный корпус, внут0ри которого на вертикальных штоках в чередующейся последовательности закрепленыперфорированные тарелки, ртлич ающий с я тем, что, с целью повьнаения эффективнос5ти аппарата за счет предотвращения расслаивания фаз по высоте аппарата при остановках, тарелки выполнены выпукльлми с :перфорицией по периферии Г и установлены вТдпуклостью в сторону движения дисперсной фазы.

2. Экстрактор по п. 1, отличающийся тем, что тарелки выполнены в виде полых тел вращения, ;имеющие форму крнуса, усеченно го конуса или усеченного шара.

5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 597113, кл. В 01 D 3/30, 1975.

Фиг. /

Фиг. 5

.

Фиг. 6