Устройство для диспергирования двух жидких фаз
Изобретение относится к устройству для диспергирования двух жидких фаз в процессе экстрагирования растворителя, для регулирования желаемого типа дисперсии и для подъема образовавшейся дисперсии до уровня, который будет намного выше поверхности жидкости, находящейся в смесителе. Цель изобретения - получение дисперсии, улучшение качества и создание двухконтурной циркуляции. В предлагаемом устройстве к циркуляционному цилиндру 6 смесителя 5 подсоединены обратный трубопровод тяжелой фазы 27 и обратный трубопровод легкой фазы 29, которые отходят от отстойника одной и той же стадии экстрагирования. В верхней части смесителя коаксиально с турбонасосом 9 установлен дисперсионный насос 12, причем он установлен в точке, где дисперсия поднимается над поверхностью жидкости 8 смесителя через две-двадцать четыре вертикальные трубки 15. Верхние концы поднимающих вертикальных трубок 15 соединяются с круговой трубой 18, из которой поток дисперсии проходит к следующей стадии обработки через сборный лоток 22. Круговая труба 18 снабжена по меньшей мере одной горизонтальной прорезью, расположенной внутри круговой трубы под углом 20-40 ° от самой высокой точки трубы. Круговая труба снабжена наклонным вниз элементом, установленным на внешней кромке ее. Труба также снабжена кольцеобразной пластинкой. Внешняя поверхность сборного лотка снабжена наклонной поверхностью 25, направленной внутрь смесителя и продолжается в виде изогнутой внутрь тормозной поверхности 26. 5 з.п.ф-лы. 3 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51) 4 В 01 D 11/04
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
I (21) 4028550/23-26 (22) 27. 11.86 (31) 854725 (32) 28.11.85 (33) FI (46) 23. 12. 89. Бюл. У 47 (71) Оутокумпу Ой (FI) (72) Брор Геран Ниман, Стиг-Эрик
Хальтхольм, Лауно Лео Лилья и Валто Йоханнес Мякитало (FI) (53) 66.061.5.05(088.8) (56) Патент СИА Р 4628391, кл. В 01 D 11/04, 1980.
Патент С111А 1» 4235602, кл. 23-293, 1978.
Патент Великобритании h» 2024645, кл. В 01 D 11/04, 1980.
„„SU„„1531840 А 5
2 (54) УстройстВО Для д1СПЕрГИрОВАНИя
ДВУХ М6ЛКИХ ФАЭ (57) Изобретение относится к устройству для диспергирования двух жидких фаз в процессе экстрагирования растворителя, для регулирования желаемого типа дисперсии и для подъема образовавнейся дисперсии до уровня, который будет намного выпье поверхности жидкости, находящейся в смесителе. Цель изобретения — получение дисперсии, улучшение качества и создание двухконтурной циркуляции. В предлагаемом устройстве к циркулирующему цилиндру 6 смесителя 5 подсоединены обратный трубопровод тяжелой фазы 27 и обратный трубопровод
1531840
10
15!
Iei <. i<; "!, которые отходят от отст«!11<:<ка «!
1 . 8P; Изобрг. е!11!<з оз носится к устройст1< < <Ея дllг IJep ГlfpoB IIHFI я двух жидких фаэ в процессе экстрагирования раствор!<те<<Я с помощью интенсифицирован
Целью иэобретезгия является получепце «окру!. сме,-< т».. я „поперечный разрез; зга <1 иг. 2 — дисперспо11ный насос, аксоз<ометр«я; и;. !1<г. 3 — верхняя часть с!".еc < lòeJ!H „<1« !. - pечllый р а зpp 3, 35 УГ.ТР в
5, кот р1 ко- 40 " < усо<збра з<1, ю верхнюю часть 6 циркуI 8. Д< !оп с.р !.«р вез <11<не фаз жидкости про- 45 EfCXC fE вер I«й частll смесителя. Внутри 50 смес<<тг:ië по ег<з периферии ycTaFfoa. ie F1
Круговая труба 18 снабжена по меньшей мере одной горизонтальной прорезью, расположенной внутри круговой трубы под углом 20-40 от самой высокой точки трубы. Круговая труба снабжена наклонным вниз элементом, < установленным на внешней кромке ее. Труба также снабжена кольцеобразной пластинкой, Внешняя поверхность сборного лотка снабжена наклонной поверхностью 25, направленной внутрь смесителя и продолжается в виде изогнуФ той внутрь тормозной поверхности 26. 5 з п. флы, 3 ил. циркуляции дисперсии на фиг. 1 показ а но с тр елк ами) . Чтобы данный смеситель работал эффективно даже в случае обработки высокого объема потока раствора при гарантировании более равномерной интенсивности перемешивания, но которая в среднем будет ниже обычной (интенсивности), в верхней части смесителя и на одной оси 11 с турбонасосом 9 устанавливается дисперсионный насос 12. Основной и главной функцией дисперсионного насоса является гарантирование подъема потока диспергии до уровня, который будет намного выше поверхности находящейся в смесителе жидкости, поскольку в JEilffIfoff cJfywae поверхность жидкости в предотстойнике 2 и отстойнике 3 также будет выше поверхности находящейся в смесителе жидкости. Дисперсионный насос 12 вращается с той же скоростью, что и турбонасос. Всасывающее входное отверстие 13 всасывающего цилиндра 14 дисперсионного насоса 12 располагается довольно близко от турбонасоса, несколько выше его средней точки, но обязательно ниже поверхности жидкости. Обслуживающие дисперсионный насос и поднимающие вверх трубки (вертикальные трубки) 15 устанавливаются своими нижними кенцами во всасывающем Ееилиндре, который сверху закрыт герметически. Упомяну" тые вертикальные трубки устанавлива— ются таким образом, чтобы ойи образовали расширяющийся вверх конус. Вокруг вертикальных трубок в нижней их гти (в частности ниже поверх5 1531 ности жидкости) установлены конусные плиты 16 и 17. В верхней своей части эти конусные плиты удлиняются по меньшей мере до того же уровня, на котором находится поверхность жидкости 8 смесителя. Эти конусообразные пластинки вращаются с той же скоростью, что и вертикальные трубки. угол возвышения или подъема вертикальных трубок выбирается в зависимости от размера отверстия и скорости вращения самих трубок в диапазоне 30 — 60 . Количество вертикальных трубок может находиться н пределах 2-24. Диаметр вертикальных трубок ныбирается с таким расчетом, чтобы скорость потока внутри трубок останалась относительно низкой 0,1 0,5 м/с. Образуемая потоком внутри этой площади турбулентность обычно бывает незначительной, так что работа. насоса или насосов не будет способствовать уменьшению размера средних капель. В предлагаемом устройстве нертикальные трубки выполнены прямыми, однако они могут иметь и другую форму, но при обязательном условии, что эта форма не будет придавать предназначенной для перекачки дисперсии импульсное усилие, которое будет либо слишком слабьг., либо слишком сильным. После правильного измерения высота подъема дисперсионного насоса должна быть таковой, чтобы она поддерживала поверхность смесителя на таком низком уровне (подъем потока дисперсии на такой высокой уровень), чтобы легкая фаза жидкости из сборного лотка соседней ячейки свободно проходила на поверхность смесителя без индивидуального срабатывания насоса и чтобы тяжелая фаза жидкости проходила я цилиндр циркуляции непосредственно под турбонасосом. Вертикальные трубки 15 доводят поток дисперсии непосредственно до круговой трубы 18, которая соединяет все вертикальные трубки. Круговая 1 трубка выполняет функцию центрифуги, разделяя фазы раствора, а в самой кольцевой или круговой трубе поток несколько затухает только по причине частичного столкновения вытекающих из вертикальных трубок подпотоков. Поток дисперсии выходит из круговой трубы 18 (фиг. 2 и 3) через горизон840 тальную прорезь 19, которая располагается внутри круговой трубы под углом примерно 20-40 по o THQIIIQHHN к самой высокой точке трубы. Совсем 5 необязательно выполнять горизонтальную прорезь 19 равномерной: вместо одной равномерной прорези можно выполнить и испольэовать несколько небольших прорезей, выполненных в той части трубы, которая всегда находится н интервале между вертикальными трубками. Над круговой трубой наклонно устанавливается кольцеобраэная пластина 20, которая окружает круговую трубу и заставляет поток дисперсии, ныходящий из круговой трубы, течь в интервале между кольцеобразной пластиной 20 20 и самой круговой трубой. Ло внешней кромке круговой трубы 18 установлен наклоненный по направлению вниз элемент 21, внешняя поверхность которого будет параллельна кольцеобразной 25 пластине. Основной функцией этого элемента 21 является заставить поток дисперсии отходить от круговой трубы. Кольцеобразная пластина и элемент 21 подобраны и установлены относи3р тельно друг друга таким образом, чтобы они йапранляли поток дисперсии, который выходит из круговой трубы, по направлению вниз под углом примерно в 45 . Из круговой трубы 18 поток дисперсии проходит н верхнюю часть смесителя и дальше в сборный лоток 22 для дисперсии, который окружает верхнюю часть смесителя. Нижняя или донная 40 поверхность сборного лотка находится выше уровня поверхности жидкости 8, находящейся в смесителе. Внешняя поверхность 23 сборного лотка одно- временно выполняет функцию понерхнос45 ти цилиндра самого смесителя. Внутренняя поверхность 24 сборного лотка может быть выполнена, например, таким образом, чтобы в своей нижней части она была параллельна внешней 50 поверхности, а в своей верхней части параллельна вертикальным трубкам 15 гисперсионного насоса. Кроме того, в соответствии с вариантом настоящего изобретения образуется поверхность 25, которая наклоняется от 55 внешней поверхности сборного лотка по направлению внутрь, чтобы принять 1на себя поток дисперсии, причем нижняя часть наклонной поверхности 1531840 25 продолжается н ниде изогнутой ннугрь тормозной поверхности 26. Гибкая или "нежная" обработка дисперсии является очень важным фактором в сведении на нет вероятности образования или возникновения эмульгиронания. Именно поэтому конструкция устройства включает в себя наклонную поверхность 25, о которую выходящий из круговой трубы поток дисперсии ударяется под очень небольшим углом. Тормозная поверхность 26 используется для замедления потока дисперсии, так как проходящий вдоль этой поверх 15 ности поток дисперсии вынужден преодолевать сопротивление все еще действующей центробежной силы. Если реакция экстракции протекает медленно, тогда эту тормозную поверхность можно 20 не использовать, и в этом случае сборный лоток будет функционировать в качестве элемента продолжения самого смесителя, так как уже находящаяся в сборном лотке дисперсия все 25 еще совершает вихревое движение. Устройство работает следующим образом. Из сборного лотка поток дисперсии проходит в предотстойник, а затем и н отстойник. Диспергирующее устройство (фиг.1) снабжено также обратными трубопроводами, отходящими от отстойника одноro и того же этапа экстрагирования: обратным трубопроводом 27 для более тяжелой фазы, который снабжен клапанами 28, и обратным трубопроводом 29 для более легкой фазы, который снабжен клапаном 30. Обратные потоки проходят в коническую часть 6 цилиндра циркуляции. Обратный трубопровод 27 тяжелой фазы используется также и н операциях по подготовке оборудования к запуску в работу. Соединенный с рабочим дисперсионным насосом обратный трубопровод тяжелой фазы гарантирует начало действия циркуляции двойной петли, которая является важным моментом нормальной работы всего смесителя. Различия в удельном весе используемых растворов может принести K нозникновению ситуации, когда часть легкой фазы будет находиться в верхней части смесителя, а часть тяжелой фазы — н нижней части смесителя н качестве препятствий для нормального запуска в работу циркуляции смесителя. Таким образом, дисперсионный насос будет поднимать относительно большую часть легкой фазы непосредственно в отстойник, откуда часть тяжелой фазы будет возвращаться по обратному трубопроводу н смеситель, После непродолжительного периода работы устройства в турбонасос смесителя через цилиндр цирКуляции будет поступать достаточное количество тяжелой фазы раствора, так что имеются все условия для нормального запуска в работу циркуляции двойной петли. Рекомендуется с помощью клапана 28 постоянно поддерживать возврат слегка тяжелой фазы. Обратный 29 трубопровод легкой фазы можно использовать в том случае если необходимо или желательно диспергировать тяжелую фазу на капли. Если нысота подъема дисперсионного насоса 12 и его производительность вполне достаточны н удовлетворительны, тогда поверхность жидкости в смесителе понижается настолько, что можно без труда и успешно осуществить также и возврат легкой фазы. Другим лимитирующим фактором н данном случае является сужение, обусловленное конусообразной верхней частью б цилиндра циркуляции, это сужение при водит иногда к образованию внутри цилиндра циркуляции низкого давления. Именно поэтому рекомендуется вводить нсе порции раствора в верхнюю часть цилиндра циркуляции. Площадь поперечного сечения цилиндрациркуляции должна быть н 0,2-0,6 раза больше площади поперечного сечения самого смесителя. Если поток дисперсии проходит вниз в циркуляцию двойной петли, тогда этот поток дисперсии попадает н цилиндр 5 циркуляции через отверстия 31, расположенные в непосредственной близости от нижней части цилиндра циркуляции. Если нейтрализующие добавки вводятся непосредственно н смеситель, тогда рекомендуется размещать необходимые измерительно-считывающие устройства 32, например для измерения величины Pi), и некоторые другие электФ роды н верхней части смесителя, чтобы на них постоянно воздействовала поднимающаяся строго вверх струя турбонасоса ° Следовательно, установленные пределах главной струи электроды всегда будут находиться и чистом состоянии и обеспечивать более 1531840 П И 22 D высокую степень точности проводимых измерений. Ф о р м ул а и э о б р е т е н и я 1. Устройство для циспергирования двух жидких фаз, содержащее смеситель, циркуляционный цилиндр, расположенный в его нижней части, турбинный насос, установленный над циркуляционным цилиндром, разделительное кольцо, предварительный отстойник, окружающий смеситель и отстойник, подсоединенный к смесителю, возвратный канал тяжелой фазы и канал легкой фазы от отстойника, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью получения дисперсии улучшенного качества и создания двухконтурной циркуляции, возвратный канал тяжелой фазы и канал легкой фазы соединены с верхней частью циркуляционного цилиндра, смеситель снабжен установленным над турбинным насосом соосно с ним дисперсионным насосом, всасывающий патрубок которого расположен над средней частью турбинного насоса, всасывающим цилиндром, закрытым сверху и снабженным по меньшей мере двумя поднимающими трубами, конусными плитами, которые на нижнем конце проходят ниже поверхности жидкости, а на верхнем конце — по меньшей мере до того же уровня, что и поверхность жидкости в смесителе, при этом под5 нимающие трубы снабжены соединительной круговой трубой с собирающим лотком. 2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что круговач труба снабжена по меньшей мере одной горизонтальной прорезью, которая расположена внутри круговой трубы под углом в 20-40 от самой высокой точки трубы. 15 Зв Устройство по па 1 у о T л и ч а ю щ е е с я тем,что круговаятр ба снабжена наклонным вниз элементом, установленным на внешней кромке ее. 4. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что круговая труба снабжена установленной в наклонной ппоскости кольцеобразной пластиной. 5. Устройство по п. 1, о т л и 25 ч а ю щ е е с я тем, что внешняя поверхность сборного лотка снабжена наклонной поверхностью, направленной внутрь смесителя. 6. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что нижняя часть наклонной поверхности продолжается в виде изогнутой внутрь тормозной поверхности. 1531840 20 Фиг. 5 Редактор Л.Гратилло. Заказ 7968/58 Тираж 600 Подписное ВНИ1П1И Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 2З Составитель А. Сондор Техред М. Ходанич Корректор В. Кабаций
