Вихревой экстрактор

 

ВИХРЕВОЙ ЭКСТРАКТОР, содержащий корпус и направляющий конус, образующие рабочую полость, коллектор с 11 Ю форсунками, лопаточный завихритель, патрубок для ввода и вывода взаимодействующих фаз, обличающийся тем, что, с целью, увеличения зффективности путем утилизации энергии вихревого потока, экстрактор снабжен установлет1ыми на вергикальном валу соосно корпусу радиальной турбиной, размещенной в рабочей полости, и насосом, размещенным снаружи корпуса, а также отстойником, расположенным под рабочей подсетью, при этом вход насоса, соединен с отстойником, а выход - с коллектором. (Л 4 О 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 4 (5 1) В 01 0 11/04

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

По ДЕЛАМ ИЗОЫ ЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3665981/23 26 (22) 28.11.83 (46) 23.02.85. Бюл. No 7, (72) М. И. Зарецкий, В. А. Успенский, А. Г. Долгий и Ю. Л. Шевченко (53) 66.061.5 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 356506, кл. В 01 D 11/04, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 560630, кл. В 01 О 11/04, 1975. (54) (57) ВИХРЕВОЙ ЭКСТРАКТОР, содержащий корпус и направляющий конус, образующие рабочую полость, коллектор с форсунками, лопаточный завихритель, патрубок для ввода и вывода взаимодействующих фаз, о т л и ч а ю щ.и и с я тем, что, с целью, увеличения эффективности путем утилизации энергии вихревого потока, экстрактор снабжен установленными на вертикальном валу соосно корпусу радиальной турбиной, размещенной в рабочей полости, и насосом, размещенным снаружи корпуса, а также отстойником, расположенным под рабочей полрстью, при этом вход насоса. соединен с отстойником, а выход— с коллектором.

1140817

Изобретение относится к массообменным аппаратам и может использоваться в технологических линиях химической промышленности, где реализуется процесс экстракцин.

Известен вихревой аппарат, состоящий из корпуса, патрубков для подвода и отвода материальных потоков, направляющего конуса и лопаточного завихрителя. В основу принципа работы этих аппаратов положено формирование капельно-зернистой структуры ди- 1О спергируемой фазы в сплошной путем нало1 жения центробежных сил, действующих в обратном направлении по сравнению с гидродинамическими силами (1 J .

Для развития достаточной центробежной силы необходим большой перепад давления.

В противном случае не будут достигнуты окружные скорости, обеспечивающие работу аппарата. Энергия вихревого потока в дальнейшем используется для отделения капель 20 дисперсной фазы из сплошной. На этот процесс затрачивается незначительная часть энергии и из аппарата выходит еще закрученный поток, что указывает на значительные потери энергии и повышает гидравлическое сопротивление на выходе и в трубопроводах.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является вихревой аппарат, состоящий из патрубков для подвода и отвода материальных потоков, коллектора с форсунками, лолато пгого завихрителя, направляющего конуса и корпуса, образующих рабочую полость (2) .

В известном аппарате энергия вихревого потока, затраченная на его раскрутку, используется не полностью и закрученный выходящий лоток создает повышенное гидравлическое сопротивление на выходе из аппарата и в трубопроводах.

Кроме того, высокая скорость фаз но аппарату ограничивает их время пребывания в нем, что снижает эффективность его в работе.

Цепь изобретения — увеличение эффектив4 ности экстрактора путем утилизации энергии вихревого потока.

Поставленная цель достигается тем, что вихревой экстрактор, содержащий корпус и направляющий конус, образующие рабочую полость, коллектор с форсунками, лопаточный завихритель, патрубки для ввода и вывода взаимодействующих фаз, снабжен установленными на вертикальном валу соосно корпусу радиальной турбиной, размещенной 55 в рабочей полости, и насосом, размещенным снаружи корпуса, а также отстойником, расположенным под рабочей полостью, при этом вход насоса соединен с отстойником, а выход — с коллектором, Для обеспечения работы аппарата экстрагент должен иметь массовую плотность большую, чем исчерпываемая фаза.

На фиг. 1 изображен вихревой экстрактор, общий вид; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1.

Вихревой экстрактор содержит корпус 1 с патрубками для подвода 2, 3 и отвода

4, 5 материальных потоков. Внутри корпуса находится направляющий конус 6, лопаточный завихритель 7 и радиальная турбина 8, закрепленная на валу насоса 9. Распределение тяжелой фазы осуществляется через коллектор 10, имеющий форсунки 11.

Между корпусом и направляющим корпусом расположена рабочая полость 12.

Вихревой экстрактор работает следующим образом.

В патрубок 2 подают исчерпываемую фазу, которая, распределяясь по сечению меж; ду корпусом и направляющим конусом 6, поступает в раздаточную камеру 13. Одновременно в патрубок 3 подают экстрагент, который через коллектор 10 и форсунки

11 также поступает в раздаточную, камеру

13 (массовая плотность экстрагента выше, чем у исчерпываемой фазы). Из раздаточной камеры исчерпываемая фаза, содержащая капли экстрагента, попадает в радиальный лопаточный завихритель 7, в котором дисперсная среда разгоняется, приобретая помимо радиальной скорости большую тангенциальную составляющую. В рабочей полости 12 дисперсная среда раскручивается за счет срабатывания некоторого перепада давления на лопаточном завихрителе 7, а мас сы экстрагента центробежными силами отбрасываются назад к лопаточному завихрителю, но под действием гидродинамических сил сопротивления возвращаются в рабочую полость. В результате устанавливается такой режим движения дисперсной среды (несущая среда с дисперсной фазой в виде капель), когда, массы останавливаются в своем радиальном движении и совершают только вращательное. В результате формируется плотный капельно-зернистый слой экстрагента, через который профильтровывается исчерпываемая фаза, В этот момент происходит интенсивный массообмен, поскольку возникает большая скорость несущей среды относительно дисперсной фазы, что вызывает коалесценцию, дробление капель и сильную турбули. зацию потока и как следствие быструю смену поверхности контакта фаз. Вращаясь в рабочей полости, капли под действием сил тяжести оседают вниз, прекращают движение

1О

A-Д

Составитель А. Миронов

Техред М.Надь Корректор А. Обручар

Редактор А. Козориз

Заказ 365/7

Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 э 1I408 и скапливаются в отстойнике 14. Образующийся рафинат из рабочей полости в закрученном состоянии поступает на радиальную турбину 8 и, отдавая кинетическую энергию вращательного движения, раскручивает ее.

Развиваемая турбиной мощность потребляется насосом 9, который перекачивает экстракт иэ отстойника 14 в коллектор 10, образуя рецикл. По мере насыщения экстрагента экстрагируемым веществом часть экстрак- та отводится через патрубок 4. Слабо закрученный рафинат после радиальной турбины 8 покидает экстрактор через патрубок 5.

В предлагаемой конструкции вихревого экстрактора избыток энергии потока срабатывается на радиальной турбине, а полезная работа турбины используется на вращение насоса, который перекачивает частично отработанный экстрагент из отстойника в коллектор, образуя рецикл, при котором время пребывания фаз в аппарате увеличива тся, а значит, увеличивается и его эффективность. Срабатывание энергии потока на радиальной турбине утилизирует энергию, затраченную на формирование устойчивого контактного зернистого слоя, в котором реализуется массообмен.