Экстрактор

 

<и> 476884

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 1 7.10.73 (21) 1964111, 23-26 (51) М. Кл. В Old 11/04 с присоединением заявки №

Государственный комитет

Coeera Министров СССР по делам изобретений н:ткрытнй (32) Приоритет

Опубликовано 15.07.75. Бюллетень ¹ 26

Дата опубликования описания 16.10.75 (53) УДК 66.061.5 (088.8) (72) Авторы изобретения

Н. И. Гельперин, В. Л. Пебалк, А. М. Чликадзе и Б. H. Парфанович

Московский ордена Трудового Красного Знамени институт тонкой химической технологии им, М. В. Ломоносова (71) Заявитель (54) ЭКСТРАКТОР

Изобретение относится к конструкциям колонных противоточных экстракторов и может быть использовано в процессах жидкостной экстр акции.

Известен экстрактор для систем «жидкость — жидкость», содержащий вертикальный цилиндрический корпус, разделенный по высоте горизонтальными перфорированными тарелками на экстракционные ступени, переточные патрубки с верхними и нижними колпачками, установленными в отверстиях тарелок, вал с мешалками, установленными в экстракционных ступенях, и штуцера ввода и вывода фаз.

Известный экстрактор имеет низкую эффективность массообмена из-за недостаточной интенсивности днспергирования и перемешивания фаз в секциях. Через отверстия в колпачках подъемных патрубков происходит утечка легкой фазы, а сплошные слои всех секций сообщаются между собой. Это приводит к нарушению распределения рабочих концентраций по высоте колонны после прекращения ее питания. Кроме того при интенсивном перемешивании экстрактор должен иметь высокую эффективность ступеней, однако при этом сплошная фаза, покидающая аппарат, несмотря на прохождение лабиринта и сетки, содержит мелкие капли дисперсной фазы. При использовании дорогих реагентов необходимо устанавливать после аппарата дополнительные отстойники или устройства для обращения фаз. Из-за насосного действия мешалок неизбежен подъем тяжелой фазы по централь5 ному патрубку вместе с легкой фазой, что приводит к обратному перемешиванию, уменьшающему эффективность массообмена. После прекращения питания аппарата происходит полное расслаиванпе фаз « рас10 пределения рабочих концентраций по высоте колонны. Необходимы затраты времени и реагентов при повторном выводе экстрактора на рабочий режим.

Цель изобретения — обращение фаз и уст15 ранение уноса дисперсной фазы со сплошной, а также сохранение распределения концентраций по высоте колонны после прекращения питания.

Согласно изобретению на нижней тарелке

20 установлены гидрозатворы, выполненные в виде удлиненных патрубков с колпачками, верхние колпачки снабжены U-образными патрубками, а в нижних кочпачках выполнены рассифонирующпе отверстия.

25 На фиг. 1 показан экстрактор, продольный разрез; »а фиг. 2 — сечение по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — переточные патрубки, продольный разрез; на фиг. 4 — U-образный патрубок, продольный разрез; на фиг. 5 — крепление

30 мешалки, продольный разрез; на фиг. 6—

476884 двусторонний гидрозатвор, продольный разрез, Экстрактор состоит пз вертикального цилиндрического корпуса 1, разделенного по высоте горизонтальными перфорировапными тарелками 2 на экстракцпонные ступени 3.

В отверстиях тарелок установлены переточпые патрубки 4 с верхними 5 и нижними 6 колпачками с рассифонирующими отверстиями 7.

Спускное устройство состоит из патрубка 8 и нижнего колпачка 9. На верхних колпачках

5 установлены перевернутые U-образные патрубки 10.

На общем валу 11 укреплены мешалки 12 для диспергирования и перемешивания жидкостей в каждой секции. Неподвижные кольца 13 ограничивают зоны промежуточного отстаивания 14 и 15 от зоны перемешпвания секции. В смесительных секциях установлены вертикальные отбойные перегородки 16.

В месте прохода через тарелку 2 вал 11 уплотнен с помощью гильзы 17, которая в паре с перевернутым колпачком 18, жестко укрепленным на валу 11, создает гидрозатвор (возможны уплотнения и других конструкций).

В нижней части колонны имеется система двусторонних гидрозатворов обращения фаз, состоящая из нижней тарелки 19, удлиненных патрубков 20 и 21 (для легкой и тяжелой жидкости) с удлиненными колпачками 22 и

23. Устройство для обращения фаз включает также гильзу 24, колпачковую втулку 25, являющуюся одновременно колпачком гидрозатвора и втулкой для крепления мешалки 12, а также кольцевые перегородки 26, Патрубок

20 сверху перекрыт колпачком 27 с перевернутым U-образным патрубком 28. Удлиненный колпачок 22 снизу имеет отверстие 29 для рассифонивания.

Конструктивным вариантом двухстороннего гидрозатвора, целесообразным для колонн большого диаметра, является совмещение его в одном узле. Комбинированный двухсторонний гидрозатвор состоит из центрального подъемного патрубка 30, к которому прикреплен стакан 31. Кольцевое пространство между патрубком 30 и стаканом 31 образует спускной канал. Имеющий снизу прорези 32 стакан 31 снизу перекрыт перевернутым колпачком 33. Колпачок 27 снабжен U-образным патрубком 28.

Когда тяжелая жидкость является дисперсной фазой, двухсторонний гидрозатвор выполнен в перевернутом виде. При этом гильза 17 и колпачок 18 расположены пад тарелкой 2, а устройство для обращения фаз размещено вверху колонны, жидкости поступают в аппарат снизу (легкая) и сверху (тяжелая). По соответствующим патрубкам гидрозатворов жидкости проходят в экстракционные ступени, где диспергируются и перемешиваются. В следующую секцию диспергпруемая легкая фаза проходит только после ее коалесценции под тарелкой 2

1О

65 и c:последующим поступлением в заборный колпачок 6 подъемного устройства. Сплошная фаза переходит из секции по патрубкам 8 через колпачок 9. Конструкция двухстороннего гидрозатвора полностью устраняет обратное перемешпваппе сплошной фазы. Поступив в следующую ступень, диспергируемая фаза вновь диспергируется. Многократное повторение процессов коалесценцпи и диспергировяния способствует обновлению поверхности контакта фаз и интенсификации массообмена.

Благодаря отмеченным особенностям конструкции эффективность каждой секции приближается к эффекту действия теоретической тарелки. Существенно, что прп наличии практически полной изоляции секций и полного перемешивания в них их КПД мало зависит от производительности аппарата, по аналогии с

КПД ступени ящичного экстрактора.

При прекращении перемешиванпя и подачи жидкостей выходные сечения колпачков 9 и

23 для тяжелой жидкости остаются погруженными в слой легкой хкидкости, а колпачки

5 и 27 для легкой жидкости — в тяжелую жидкость; оставшиеся в колпачках жидкости запирают проходные патрубки. В результате образовавшийся двойной гидрозатвор сохраняет слой легкой жидкости под тарелками 2 и 19 и под колпачками 5 и 22. Существенно, что конец гильзы 17 и нижние входные сечения патрубков 4 и 20 для прохода легкой фазы находятся ниже уровня свободного сечения колпачков 9 и 22 для перетока тяжелой жидкости.

Двухсторонний гидрозатвор при перерывах в работе ограничивает расслаивание фаз пределами одной секции, чем обеспечивается практическое сохранение по высоте колонны рабочего распределения концентраций. Благодаря этому при повторных запусках колонны, даже после длительного перерыва в работе, не приходится затрачивать время и реагенты для вывода ее на рабочий режим.

Во время заполнения колонны при запуске в работу под колпачками 5 и 27 для прохода легкой жидкости и под тарелками 2 и 19 частично накапливается воздух. Когда присутствие воздуха под тарелкой 2 по технологии допустимо, его удаление не обязательно, так как, нс препятствуя работе колонны, он уменьшает необходимое для гидрозатвора количество легкой жидкости.

Удаление из-под колпачков 5 и 27 воздуха. ухудшающего транспорт жидкостей, происходит через U-образные перевернутые патрубки 10 и 28. Остающиеся в перевернутых U-образных патрубках воздушные пузыри предотвращают утечку легкой фазы.

В устройстве для обращения фаз под тарелкой 9 находится сплошной слой диспергировянной фазы., доходящей почти до кольцевых перегородок 26, в котором расположена мешалка 12. Это обеспечивает диспергирование сплошной ф".çû, стекающей по патрубку

2! и удлиненному перевернутому колпачку 23, 476884

Наличие двух секций, работающих с обра-. щенными фазами, обеспечивает выход из колонны чистой сплошной фазы.

Предмет изобретения

1. Экстрактор для систем «жидкость — жидкость», содержащий вертикальный цилиндрический корпус, разделенный по высоте горизонтальными перфорированными тарелками на экстракциониые ступени, переточные патрубки с верхними и нижними колпачками, установленными в отверстиях тарелок, вал с мешалками, установленными в экстракционных ступенях, и штуцера ввода и вывода фаз, отличающийся тем, что, с целью обращения фаз и устранения уноса дисперсной фазы со сплошной, на нижней тарелке установле5 ны гидрозатворы, выполненные в виде удлиненных патрубков с колпачками.

2. Экстрактор по п, 1, отл ич а ю щи и с я тем, что, с целью сохранения распределения концентраций по высоте колонны после пре10 кращсния питания, верхние колпачки снабжены U-образными патрубками, а в нижних колпачках выполнены рассифонирующие отверстия.

476884

Риг. Ф

Фиг.6

Рир..

Редактор E. Хорина

Заказ 2824!2 Изд. Л" 1614 Тираж 782 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, .>К-35, Раушская паб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель А. Тарасов

Техред Н. Куклина

Корректоры: Л. Котова и В. Брыксина