Вибрационный колонный экстрактор

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< 971400 (6I) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 090381 (21) 3256963/23-26

Р М К з

В 01 О 11/04 с присоединением заявки №

Государственный комитет

СССР по де.пам изобретений и открытий (23) Приоритет ($3) УДК 66.061..5(088.8) Опубликовано 071182.Бюллетень ¹ 41

Дата опубликования описания 071182 (72) Авторы изобретения

Б.Н.Парфанович, В.П«Горовенко, Е ° А.Филиппов и В.Д.Лизунов" (?! ) Заявитель (54) ВИБРАЦИОННЫИ КОЛОННЫЙ ЭКСТРАКТОР

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 и закреплены в чередующейся последовательности на двух вертикальных штангах и движутся навстречу друг другу в направлении, взаимно противоположном по отношению к ближайшим соседним- (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 одно- 25 родных фаз, расположенных на разной высоте экстрактора и содержащих различные концентрации извлекаемого вещества. В результате расслаивания и смешения водная и органическая фа- 30 зы превращаются в полупродукты, не пригодные для дальнейшего использования без дополнительной переработки. Это явление приводит к то у, что запуски в работу экстракционной колонны после остановок занимают значительное время и требуют повторной переработки растворов, находящихся в аппарате.

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

Поставленная цель достигается применением предлагаемого колонного экстрактора, в котором перегородки насадки выполнены выпуклыми с перфорацией по периферии и расположены выпуклостью в сторону движения дисперсной фазы, причем перегородки апполнены в виде полых тел вращения, имеющих форму конуса, усеченного конуса или усеченного шара.

Достижение поставленной цели позволит останавливать аппарат без изменения состава раствора о высоте колонны, устранить необходимость повторной переработки растворов изза остановок экстрактора и использо971400 вания дополнительного оборудования как обязательного элемента экстракционной установки.

Обеспечить остановку колонных экстракторов без полного расслаивания фаз возможно путем создания в 5 аппарате. зон задержки дисперсной фазы. Такие зоны задержки должны в то же время обеспечивать постоянное обновление в них перерабатываемых растворов при нормальной работе. 10

Выпуклые перегородки, сплошные в средней части, образуют полости, в которых скапливается дисперсная фаза при прекращении движения насадки. Поскольку насадка расположена 15 по всей высоте активной рабочей части колонны,.отделившаяся дисперсная фаза практически остается в том месте, где ее застала остановка аппарата. Естественно, что при остановке перемешивающей насадки подача растворов в аппарат должна автоматически прекращаться.

Выпуклая форма перегородок и отсутствие перфорации; в их средней части обеспечивает также при взаигл-. . ногл 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 удельных нагрузок на аппарат.

На фиг. 1 изображен продольный разрез цилиндрической колонны с перегородками в среднем положении, на фиг. 2 — перегородки в виде кону- 40 са и их взаимное расположение в одном из крайних положений, на фиг.3. перегородки в виде усеченного конуса и их взаимное расположение в одном из крайних положений, на фиг.4- 45 перегородки 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, 6вид в плане устройства перегородок с перфорацией:ввиде отверстий;на фиг. 7 — продольный разрез колонны с кольцевым корпусом, на. фиг . 8 вид в плане устройства перегородок ольцевой колонны.

Внутри корпуса 1 вдоль оси распо ложены штанги 2 и 3, на которых зак реплены чередующиеся перегородки 4 и 5, образующие два пакета. Штанги 2 свободно проходят в вырезах ® перегородок 5, а штанги 3 - в выре" зах перегородок 4. Штанги 2 и 3 сое динены с механизмом 6, сос>бщающим им встречное возвратно-поступательное движение. 65

Для обеспечения ядерной безопасности при переработке растворов, содержащих делящиеся элементы, корпус и г>ерегородки экстракционной колонны делают кольцевыми, а во внутреннюю полость корпуса устанавливается поглощающая вставка 7..

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

Конструкция привода и механизма возвратно-поступательного дви>кения. может быть любого типа, в зависимости от условий эксплуатации и характера 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 A и Б в полостях перегородок 4 и 5.поочередно увеличиваются и уменьшаются, а жидкости перетекают через перформацию в перегородках из уменьшающейся в увеличивающуюся полость. Под действием гравитационных сил большая часть 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-химическими 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 дисперс971400

Формула изобретения

Фиг.4

Фиг. f

Фиг. 5 ная фаза скапливается во внутренних объемах перегородок по всей высоте экстракционной колонны, сохраняя концентрацию извлекаемого компонента, соответствующую своему уровню. При одновременном возобновлении движения насадки и подачи растворов в колоину экстракция возобновляется при тех же концентрациях извлекаемо- го 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, задерживающееся во внутренних полостях пе регородок насадки при исполнении их в виде тел вращения с диаметральным сечением в форме конуса, усеченного . конуса, полусферы или сегмента, сос тавляет от 30 до 60% от объема рабочей части колонны, что удовлетворяет соотношениям объемов фаз большнн. ства известных экстракцнонных систем.

1..Вибрационный колонный экстрак тор для жидкостной экстракции, содержащий вертикальный корпус, внутри которого на вертикальных штоках в чередующейся последовательности закреплены перфорированные тарелки, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективнос"

15 ти аппар та за счет предотвращения расслаивания фаз по высоте аппарата при остановках, тарелки выполнены выпуклыми с:.перфорицией по периферии и установлены выпуклостью в сто7Q рону движения диспепсной фазы.

2. Экстрактор по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что тарелки выполнены в виде полых тел вращения ;имеющие форму конуса, усеченно д5 го конуса или усеченного шара.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 597113, кл. В 01 0 3/30, 1975 °

Составитель А.Миронов

Редактор H.Ôeäîòoâ Техред bl.Tåïåð Корректор И.Ватрушкина

Заказ 8786/14 Тираж 734 Подписное.

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений иоткрытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4