Каскадный экстрактор
Каскадный экстрактор относится к конструкциям массо- и теплообменных аппаратов центробежного типа, используемых для процессов жидкостной экстракции и может быть использован для концентрирования и разделения жидких смесей под действием центробежных сил. Задачей полезной модели является упрощение конструкции, повышение производительности и эффективности. Техническая задача решается тем, что в каскадном экстракторе содержатся корпус, ротор с насадкой и устройство ввода и вывода фаз, согласно полезной модели ротор изготовлен в виде отдельных секций, которые профилированы согласно условию сохранения постоянства удерживающей способности в направлении радиуса и снабжены индивидуальными приводами, скорости вращения которых устанавливаются с учетом оптимизации процессов экстракции, сепарации и отбора фаз из секций.
Полезная модель - каскадный экстрактор относится к конструкциям массообменных аппаратов и может быть использован для концентрирования и разделения методом жидкостной экстракции.
Прототипом является центробежный экстрактор (в кн.: Центробежные экстракторы. Д.Е.Шкоропад, И.В.Лысковцов. М.: Машгиз, 1962, с.94, рис.37), содержащий станину (корпус), приемно-выводящее устройство и барабан с насадочным устройством.
Аппарат имеет следующие недостатки: сложность конструкции, низкая производительность, малая эффективность.
Задачей полезной модели является упрощение конструкции, повышение производительности и эффективности.
Техническая задача решается тем, что в каскадном экстракторе содержатся корпус, ротор с насадкой и устройство ввода и вывода фаз, согласно полезной модели ротор изготовлен в виде отдельных секций, которые профилированы согласно условию сохранения постоянства удерживающей способности в направлении радиуса и снабжены индивидуальными приводами, скорости вращения которых устанавливаются с учетом оптимизации процессов экстракции, сепарирования и отбора фаз из секций.
На фиг.1 представлена принципиальная схема каскадного экстрактора.
Каскадный экстрактор (фиг.1) состоит из невращающегося корпуса 1, секционированного ротора 2 с насадками 3, устройства ввода и вывода жидкостей, выполненного в виде трубок: для подачи легкой 4 и тяжелой фазы 5 и отборных трубок, соответственно, 6 и 7, переливных кольцевых камер 8, коаксиальных валов 9 и подшипникового узла 10.
Каскадный экстрактор работает следующим образом. Через неподвижные трубки 4 и 5 жидкости вводятся в верхнюю секцию ротора 2. Тяжелая жидкость подается в центральную часть секции, а легкая фаза через круговую щель 11 подается на периферию. Далее, фазы движутся противотоком через насадочное устройство под действием центробежных сил. Легкая движется сплошным потоком через насадочную зону в направлении радиуса от периферии, периодически редиспергируясь на каждом элементе насадки. После выхода из насадочной зоны обе фазы в виде сплошного потока сливаются в переливные камеры 8, откуда они отбираются трубками 7 и 8, соответственно, направляются на следующую секцию. Цикл повторяется на 2-ой и 3-ей секции. Из 3-ей секции жидкости выводятся из аппарата. В случае необходимости более четкой сепарации фаз секции используют в качестве сепаратора. Отбор жидкостей из переливных камер осуществляется за счет трубок, закрепленных на соседних вращающихся секциях, скорость которых отличается друг от друга.
Для повышения эффективности работы аппарата предусматривается профилирование насадочной зоны секций по зависимости, исходя из условия постоянства удерживающей способности по направлению радиуса:
Rв/Rн=Ri/Ri+1=const,
где Rв, Rн, Ri и Ri+1 - удерживающая способность на внутреннем Rв и наружном радиусе Rн и, соответственно, на рассматриваемых радиусах Ri и Ri+1.
Кроме того, для создания благоприятных условий отбора фаз из секций и улучшение сепарации, секции могут иметь различные размеры и числа оборотов. Например, экстракцию проводят при числе оборотов 1500-2000, а сепарацию - 3000-5000.
Представленный каскадный экстрактор позволяет расширить диапазон обрабатываемых жидких смесей за счет варьирования насадочных устройств и осуществлять более эффективный противоточный режим движения жидкостей в секциях.
Использование полезной модели устраняет такие недостатки, как:
- сложность конструкции, которая обусловлена изготовлением в вале ротора продольных каналов и необходимости герметизации устройства ввода и вывода фаз;
- низкая производительность, которая ограничена в связи с необходимостью противодействия потоков жидкости отборными устройствами и действия сил центробежного поля ротора;
- малая эффективность связана с малоэффективным прямоточным смешением жидкостей в контактной (насадочной) зоне ротора и сложностью сепарации фаз вблизи вала.
Каскадный экстрактор, содержащий корпус, ротор с насадкой и устройство ввода и вывода фаз, отличающийся тем, что ротор изготовлен в виде отдельных секций, которые профилированы согласно условию сохранения постоянства удерживающей способности в направлении радиуса и снабжены индивидуальными приводами, скорости вращения которых устанавливаются с учетом оптимизации процессов экстракции, сепарирования и отбора фаз из секций.
