Роторно-дисковый экстрактор

 

Изобретение относится к химическому машиностроению, а именно к роторно-дисковым массообменным аппаратам, которые используются в химической, нефтехимической, фармацевтической и других отраслях промышленности. Изобретение решает задачу интенсификации процесса массообмена за счет увеличения межфазовой поверхности и снижения интенсивности продольного перемешивания. Роторно-дисковый экстрактор из цилиндрического корпуса, секционированного статорными кольцами, вала с диспергирующими дисками и штуцеров для ввода и вывода легкой и тяжелой фаз. Диспергирующие диски выполнены в виде пакетов, каждый из которых содержит по меньшей мере одну гофрированную пластину и диск, образующие турбулизующую камеру, в которой установлены диспергирующие элементы, при этом гофрированная пластина, диск и периферийная стенка пакета перфорированы. 4 ил.

Изобретение относится к химическому машиностроению, а именно к роторно-дисковым массообменным аппаратам, которые используются в химической, нефтехимической, фармацевтической и других отраслях промышленности.

Для интенсификации процесса массообмена используются различные конструкции экстракторов.

Известен аппарат, снабженный вращающимися диспергирующими дисками [1] Интенсификация процесса в этом случае достигается за счет увеличения степени турбулизации легкой и тяжелой фаз диспергирующими дисками.

Наиболее близким к изобретению является роторно-дисковый экстрактор, содержащий цилиндрический корпус со статорными элементами и штуцерами для ввода и вывода легкой и тяжелой фаз [2] Однако этот экстрактор обладает значительным продольным перемешиванием, недостаточно развитой поверхностью контакта фаз, что ухудшает массообмен и вызывает дополнительные энергозатраты.

Целью изобретения является интенсификация процесса массообмена за счет увеличения межфазной поверхности и снижения интенсивности продольного перемешивания.

Для этого в роторно-дисковом экстракторе, включающем корпус со статорными кольцами, вал с диспергирующими дисками и штуцера для ввода и вывода легкой и тяжелой фаз, диспергирующие диски выполнены в виде пакетов, каждый из которых содержит по меньшей мере одну гофрированную пластину и диск, образующие турбулизующую камеру, в которой установлены диспергирующие элементы, при этом гофрированная пластина, диск и периферийная стенка пакета перфорированы.

На фиг. 1 представлен роторно-дисковый экстрактор; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 сечение Б-Б на фиг.2; на фиг.4 сечение В-В на фиг.3.

Роторно-дисковый экстрактор состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1, секционированного статорными кольцами 2, аксиально установленного вала 3 с пакетами 4, штуцеров для ввода 5, 6 и вывода 7, 8 легкой и тяжелой фаз соответственно. Сверху и снизу отстойные зоны 9 и 10 для легкой и тяжелой фаз соответственно ограждены перфорированными перегородками.

Пакет 4 состоит из гофрированной пластины 12, диска 13, турбулизующей камеры 14, диспергирующих элементов 15 и периферийной стенки 16.

Роторно-дисковый экстрактор работает следующим образом.

Приводят во вращение вал, на котором закреплены пакеты. Легкая фаза подается в роторно-дисковый экстрактор через штуцер 5 и поднимается противотоком тяжелой фазе за счет разности плотностей. Легкая и тяжелая фазы после прохождения всех рабочих секций экстрактора через перегородки попадают в отстойные зоны 9 и 10 соответственно. Перегородки способствуют локализации интенсивного движения потоков в пределах отстойных зон. Тяжелая и легкая фазы через штуцера 7 и 8 выводятся из аппарата.

В каждой рабочей секции происходит внедрение обеих фаз в пакет 4: легкая фаза через перфорацию гофрированной пластины 12, а тяжелая через перфорацию диска 13. В этом пакете легкая и тяжелая фазы дробятся диспергирующими элементами 15. Наряду с эффектом дробления фаз в пакете происходит многократно повторяющийся процесс слияния капель диспергирование частиц легкой и тяжелой фаз, что ведет к увеличению межфазной поверхности и существенно повышает эффективность массопередачи.

Под действием центробежных сил тяжелая фаза выбрасывается из пакета преимущественно через периферийную стенку 16 пакета 4, а легкая фаза происходит через центральную часть пакета, что значительно уменьшает продольное перемешивание в экстракторе и увеличивает движущую силу процесса экстракции. Причем на тяжелую фазу, находящуюся в пакете, действует центробежная сила, зависящая от частоты вращения пакета и радиуса кривизны гофр. Гофрированная структура пакета способствует увеличению удерживающей способности пакета по диспергирующей фазе и дополнительному диспергированию последней. Снижение интенсивности продольного перемешивания приводит к увеличению степени массопередачи.

Предлагаемое изобретение позволяет значительно интенсифицировать процесс массопередачи путем снижения степени продольного перемешивания и увеличения межфазной поверхности при одновременном уменьшении затрат энергии на перемешивание.

Возможность осуществления процесса экстракции в устройстве предлагаемой конструкции была подвержена модельными испытаниями обесфеноливания швелевой воды на экспериментальном стенде. Диаметр внешней обечайки 440 мм, расстояние между статорными кольцами 80 мм, диаметр гофрированного пакета 250 мм, высота турбулизующей камеры 30 мм. Скорость вращения 440-570 об/мин. Данная конструкция обеспечивает повышение степени экстракции в 1,47 раза при уменьшении крутящего момента на 26% по сравнению с моделью известного экстрактора.

Формула изобретения

РОТОРНО-ДИСКОВЫЙ ЭКСТРАКТОР, включающий цилиндрический корпус со статорными кольцами, вал с диспергирующими дисками и штуцера для ввода и вывода легкой и тяжелой фаз, отличающийся тем, что диспергирующие диски выполнены в виде пакетов, каждый из которых содержит по меньшей мере одну гофрированную пластину и диск, образующие турбулизующую камеру, в которой установлены диспергирующие элементы, при этом гофрированная пластина, диск и периферийная стенка пакета перфорированы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4