Многоступенчатый трехфазный экстрактор

 

Экстрактор относится к устройствам для жидкостной экстракции растворителями и может применяться в химической, гидрометаллургической, микробиологической и других отраслях промышленности. Содержит патрубки для подвода и патрубки для отвода первой и второй дисперсных фаз и расположенные соответственно одна ниже другой контактные ступени. Первая и последняя ступени снабжены патрубками для подачи и отвода непрерывной фазы. Каждая ступень содержит две сообщенные между собой и заполненные непрерывной фазой камеры. Камеры первой ступени снабжены диспергирующими устройствами, а первая камера верхней ступени сообщена со второй камерой нижележащей ступени. Данная конструкция экстрактора позволяет повысить эффективность экстракции. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к технологии обработки веществ, более конкретно к многоступенчатому трехфазовому экстрактору, который может найти применение в химической, гидрометаллургической, микробиологической и других отраслях промышленности при разделении, концентрировании и очистке веществ.

Известен многоступенчатный трехфазовый экстрактор, включающий патрубки для подвода и отвода первой и второй дисперсных фаз и расположенные соответственно одна ниже другой контактные ступени, при этом первая и последняя ступени снабжены патрубками для подачи и отвода непрерывной фазы (см. патент Великобритании N. 1221721, кл. В 01 J 1/00, 10.02.1971).

Известный экстрактор нуждается в усовершенствовании в отношении эффективности работы.

Задачей изобретения является повышение эффективности многоступенчатого многофазового экстрактора за счет создания предпосылок для различных режимов потока непрерывных фаз.

Поставленная задача решается в многоступенчатом трехфазном экстракторе, содержащем патрубки для подвода и патрубки для отвода первой и второй дисперсных фаз и расположенные соответственно одна ниже другой контактные ступени, при этом первая и последняя ступени снабжены патрубками для подачи и отвода непрерывной фазы за счет того, что каждая ступень содержит две сообщенные между собой и заполненные непрерывной фазой камеры, причем камеры первой ступени снабжены диспергирующими устройствами, а первая камера верхней ступени сообщена со второй камерой нижележащей ступени.

Экстрактор, согласно изобретению, позволяет реализовать в нем различные режимы потока, причем последовательно происходит многофазовое контактирование непрерывной фазы с первой и второй дисперсными фазами.

Согласно предпочтительной форме выполнения изобретения верхняя часть первой камеры сообщена с нижней частью второй камеры одной и той же ступени, а нижняя часть первой камеры сообщена с верхней частью второй камеры нижележащей ступени.

В качестве альтернативы нижняя часть первой камеры сообщена с верхней частью второй камеры одной и той же ступени, а верхняя часть первой камеры сообщена с нижней частью второй камеры нижележащей ступени.

Согласно другому предпочтительному признаку изобретения соединительные каналы между камерами выполнены в качестве зон для разделения дисперсных фаз.

Если верхняя часть первой камеры сообщена с нижней частью второй камеры одной и той же ступени, а нижняя часть сообщена с верхней частью второй камеры нижней ступени, то в экстракторе образуется прямо- и противоток непрерывной фазы вместе с первой и второй дисперсными фазами.

Связь нижней части первой камеры с верхней частью второй камеры одной и той же ступени, а также верхней части с нижней частью второй камеры нижней ступени позволяет обеспечить протекание контактируемых фаз в режиме противотока в ступенях и в режиме прямотока во всем экстракторе. Возможность обеспечения различных режимов потока в многоступенчатом трехфазовом экстракторе позволяет реализовать высокоэффективный химический процесс реактивного разделения.

Фиг. 1-4 схематически изображают четыре возможных варианта выполнения экстрактора согласно изобретению.

Фиг. 1-2 изображают экстрактор, в котором в отдельных ступенях, а также во всем аппарате используется противоточный принцип.

Фиг. 3-4 изображают экстрактор для проведения процессов разделения, в котором обеспечиваются оптимальные условия процесса благодаря противоточному режиму в отдельных ступенях и прямоточному режиму во всем экстракторе.

На фиг. 1 и фиг. 3 изображен экстрактор, используемый в тех случаях, когда показатели плотности дисперсных фаз выше плотности непрерывной фазы. На фиг. 2 и фиг. 4 представлен экстрактор, используемый в тех случаях, когда плотность дисперсных фаз меньше плотности непрерывной фазы.

Многоступенчатый трехфазовый экстрактор состоит из первой камеры 1 и второй камеры 2, размещенных соответственно в ступенях 3. В экстракторе ступени 3 расположены между собой соответствующим образом и разделены между собой перфорированными днищами 4 (дырчатыми днищами), служащими в качестве диспергирующих элементов. Камеры первой ступени 3 оборудованы диспергирующими устройствами 5.

Камеры 1 и 2, сообщенные между собой посредством соединительных каналов 6, могут располагаться в едином корпусе (как это показано на фиг. 1-3) или в двух отдельных колоннах (фиг. 4). При этом первая камера 1 каждой верхней ступени 3 сообщена со второй камерой 2 нижней ступени. Описываемые ниже два варианта а) и б) сообщений между камерами 1 и 2 зарекомендовали себя особо положительно.

а) Верхняя часть первой камеры 1 сообщена с нижней частью второй камеры 2 той же ступени, а нижняя часть камеры 1 - с верхней частью второй камеры 2 нижележащей ступени 3 (как это показано на фиг. 1 и 2), или б) Нижняя часть первой камеры 1 сообщена с верхней частью второй камеры 2 той же ступени 3, а верхняя часть первой камеры 1 - с нижней частью второй камеры 2 нижележащей ступени 3 (как это показано на фиг. 3 и 4).

На соединительных каналах 6 выполняются зоны для разделения дисперсных фаз в виде гидравлического подпорного слоя. Экстрактор снабжен патрубками 7 и 8 для подачи и патрубками 9 и 10 для отвода первой и второй дисперсных фаз, а также патрубками 11 и 12 для подвода и отвода непрерывной фазы.

Многоступенчатый трехфазовый экстрактор работает следующим образом.

Камеры 1 и 2 ступени 3 заполняются непрерывной фазой. Диспергируемые фазы подаются в камеры 1 и 2 первой ступени по патрубкам 7 и 8 и диспергирующим устройствам 5. В зависимости от плотности дисперсных фаз капельки перемещаются в камерах 1 и 2 вверх или вниз и образуют коалесценцию на границе 13 фазового раздела под или над перфорированным днищем 4. Процессы диспергирования и коалесценции повторяются в каждой ступени 3. В зависимости от требуемого режима потока непрерывную фазу направляют по патрубку 11 в камеру 1 (фиг. 1 и 4) или в камеру 2 (фиг. 2 и 3) первой (фиг. 3 и 4) или последней ступени (фиг. 1 и 2). Непрерывная фаза протекает по соединительным каналам 6 с разделительными зонами и сквозь ступени 3, при этом она последовательно контактирует с первой и второй дисперсными фазами. При этом вещество переходит из одной дисперсной фазы в другую через непрерывную фазу. Соответствующая система соединительных каналов между камерами 1 и 2 в ступенях 3 экстрактора обеспечивает оптимальное контактирование отдельных фаз. Дисперсные фазы выходят из экстрактора по патрубкам 9 и 10. Непрерывная фаза выходит из экстрактора по патрубку 12.

Формула изобретения

1. Многоступенчатый трехфазный экстрактор, содержащий патрубки 7, 8 для подвода и патрубки 9, 10 для отвода первой и второй дисперсных фаз и расположенные соответственно одна ниже другой контактные ступени, при этом первая и последняя ступени снабжены патрубками 11, 12 для подачи и отвода непрерывной фазы, отличающийся тем, что каждая ступень содержит две сообщенные между собой и заполненные непрерывной фазой камеры 1, 2, причем камеры первой ступени снабжены диспергирующими устройствами 5, а первая камера 1 верхней ступени сообщена со второй камерой 2 нижележащей ступени.

2. Экстрактор по п.1, отличающийся тем, что верхняя часть первой камеры 1 сообщена с нижней частью второй камеры 2 одной и той же ступени, а нижняя часть первой камеры 1 сообщена с верхней частью второй камеры 2 нижележащей ступени.

3. Экстрактор по п.1, отличающийся тем, что нижняя часть первой камеры 1 сообщена с верхней частью второй камеры 2 одной и той же ступени, а верхняя часть первой камеры 1 сообщена с нижней частью второй камеры 2 нижележащей ступени.

4. Экстрактор по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что соединительные каналы 6 между камерами 1, 2 выполнены в качестве зон разделения дисперсных фаз.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4