Центробежный экстрактор

Центробежный экстрактор относится к конструкциям массообменных аппаратов и может быть использован для осуществления жидкостной экстракции в различных отраслях промышленности. Задачей полезной модели является уменьшение габаритов и энергопотребления и повышение эффективности. Техническая задача решается тем, что в центробежном экстракторе содержатся кожух, устройства ввода и вывода жидких фаз, ротор с насадкой, выполненной в виде коаксиальных цилиндров, образующих ступени, разделенные на секции, а также снабженной центробежными однофазными форсунками, установленными в каждой секции на дисках по концентрическим окружностям и расположенными навстречу друг другу, согласно полезной модели ротор изготовлен с вертикальной осью вращения и снабжен переливными устройствами для вывода жидких фаз, насадка выполнена с центробежными двухфазными форсунками, количество которых изменяется пропорционально росту интенсивности центробежного поля в радиальном направлении, коаксиальные цилиндры этой насадки выполнены с переточными смесительными устройствами, расположенными в зоне сепарации фаз.

Полезная модель - центробежный экстрактор относится к конструкциям массообменных аппаратов и может быть использован для осуществления жидкостной экстракции в различных отраслях промышленности.

Прототипом является центробежный экстрактор (Авторское свидетельство 965450, 1982 г., B01D II/04), содержащий кожух, устройства ввода и вывода жидких фаз в виде напорных дисков, ротор с горизонтальной осью вращения и насадкой, выполненной в виде коаксиальных цилиндров, образующих ступени, разделенные дисками на секции, и снабженный центробежными однофазными форсунками, установленными на дисках соосно навстречу друг другу.

Аппарат имеет следующие недостатки: большие габариты и энергопотребление, неэффективное использование внутрироторного пространства.

Задачей полезной модели является уменьшение габаритов, энергопотребления и повышение эффективности.

Техническая задача решается тем, что в центробежном экстракторе содержатся кожух, устройства ввода и вывода жидких фаз, ротор с насадкой, выполненной в виде коаксиальных цилиндров, образующих ступени, разделенные на секции, а также снабженной центробежными однофазными форсунками, установленными в каждой секции на дисках по концентрическим окружностям и расположенными навстречу друг другу, согласно полезной модели ротор изготовлен с вертикальной осью вращения и снабжен переливными устройствами для вывода жидких фаз, насадка выполнена с центробежными двухфазными форсунками, количество которых изменяется пропорционально росту интенсивности центробежного поля в радиальном направлении, коаксиальные цилиндры этой насадки выполнены с переточными смесительными устройствами, расположенными в зоне сепарации фаз.

На фиг.1 представлена принципиальная схема центробежного экстрактора, на фиг.2 - разрез А-А. На виде Б-Б показаны варианты I и II конструкций центробежных форсунок.

Центробежный экстрактор состоит из кожуха 1, ротора 2 с насадкой, радиальными дисками 3, камеры для сепарации 4 со сливными патрубками 5 и 6 для легкой и тяжелой жидкости, соответственно. Кожух 1 разделен на две кольцевые камеры 7 и 8, снабженные штуцерами 9 и 10. Подвод контактирующих жидкостей осуществляется через центральные коаксиальные каналы 11 и 12 и инжекционные смесители 13. На коаксиальных цилиндрах 14, разделенных по высоте перегородками 3 на секции, закреплены центробежные форсунки 15.

Аппарат работает следующим образом. Тяжелая жидкость подается в канал 12, откуда через трубки 16 поступает в смесительное устройство 17, через которое проходит легкая фаза из канала 11. Смесь поступает в центробежные форсунки 18, где за счет тангенциального ввода и сложного движения дополнительно интенсивно перемешивается и далее в виде факела распыла осуществляется массообмен при встречном соударении струй при выходе смесей из соосно закрепленных центробежных форсунок 18. Под действием центробежных сил смесь при выходе из форсунок сепарируется на коаксиальных цилиндрах 14 и образует кольцевой слой легкой на внутренней стороне кольцевого слоя «а» и на переферийной части - слой тяжелой жидкости «б». В соответствии с уровнем фаз установлены переточные смесительные устройства, по каналам 17 которых смесь поступает в центробежные форсунки 18. После многократного редиспергирования жидкие фазы поступают в камеру для сепарации 4, где также образуется двойной кольцевой слой жидкостей, откуда через сливные патрубки 5 и 6 фазы попадают в кольцевые камеры 7 и 8, откуда выводятся из аппарата через штуцеры 9 и 10.

Аппарат с вертикальною осью вращения, что позволяет значительно упростить конструкцию аппарата и уменьшить энергопотребление за счет исключения потерь мощности на гидросопротивление отборных устройств прототипа. Совмещение зон сепарации с переточными смесительными устройствами 17 позволяет значительно уменьшить насадочную зону, тем самым уменьшить диаметр аппарата. Кроме того, использование центробежных форсунок для распыливания только одной фазы в прототипе вызывает простое удлинение пути движения потоков без масообмена. Использование двухфазных центробежных форсунок повышает эффективность контакта фаз, т.к. при движении их в закрученном потокепроисходит дополнительный интенсивный их контакт в пленочном режиме. В результате, в насадочной зоне аппарата при частом редиспергировании фаз происходит непрерывный контакт фаз, т.е. увеличивается эффективность массообмена.

Учитывая, что интенсивность центробежного поля и окружная скорость растут по радиусу аппарата пропорционально значению радиуса, а количество установленных в прототипе центробежных форсунок увеличивается из-за увеличения объема плоскоцилиндрического ротора, следовательно, эффективность работы периферической части насадки значительно падает. Поэтому в предполагаемой полезной модели количество центробежных форсунок по высоте насадки, т.е. в направлении оси вращения изменяется в зависимости от увеличения интенсивности центробежного поля в радиальном направлении, например, по зависимости:

n_i=n₀R ₀/R_i,

где R₀ и R _i, n₀ и n_i - значение радиуса и количества центробежных форсунок на начальном радиусе насадке около оси вращения, и на рассматриваемом радиусе, соответственно.

Использование полезной модели устраняет такие недостатки, как:

- нерациональное использование внутрироторного пространства;

- сложность конструкции;

- значительные габаритные размеры и энергопотребление.

Центробежный экстрактор, содержащий кожух, устройства ввода и вывода жидких фаз, ротор с насадкой, выполненной в виде коаксиальных цилиндров, образующих ступени, разделенные на секции, а также снабженной центробежными однофазными форсунками, установленными в каждой секции на дисках по концентрическим окружностям и расположенными навстречу друг другу, отличающийся тем, что ротор изготовлен с вертикальной осью вращения и снабжен переливными устройствами для вывода жидких фаз, насадка выполнена с центробежными двухфазными форсунками, количество которых изменяется пропорционально росту интенсивности центробежного поля в радиальном направлении, коаксиальные цилиндры этой насадки выполнены с переточными смесительными устройствами, расположенными в зоне сепарации фаз.