CS216806B2

CS216806B2 - Extraczion column

Info

Publication number: CS216806B2
Application number: CS777938A
Authority: CS
Inventors: Jan Marek
Original assignee: Luwa Ag
Priority date: 1976-11-30
Filing date: 1977-11-30
Publication date: 1982-11-26
Also published as: JPS5941761B2; IT1088684B; JPS5368680A; CH604806A5; DE2752759A1; DE2752759C2; NL7712919A; FR2371951A1; FR2371951B3

Abstract

Mass transfer extraction column for liquid extraction operations has agitator discs mounted on a rotor shaft. Extraction chambers are formed by trays across the column, each of these having a circular opening. The rotating disc fits into this. The trays can have several such openings, each having a dia. of 0.2 - 0.6 of the column dia. The clearance between the rotor and the trays is 0.005-0.05 of the disc dia. The discs themselves can have openings, the total surface being 0.1-0.5 of the disc. surface. Used with liquid extraction processes esp. where there are problems of dispersion. The column described gives intensive mixing between the phases in each stage without back mixing.

Description

Vynález se týká extrakční kolony pro látkovou výměnu mezi dvěma v podstatě nerozpustnými kapalinami.The invention relates to an extraction column for the metabolism between two substantially insoluble liquids.

U známé a dnes používané extrakční kolony tohoto druhu obsahuje každá etxrakční komora míchací kotouč, který je uspořádán přibližně uprostřed mezi oběma mezilehlými dny komory omezujícími. Mezilehlá dna ponechávají vůči rotorovému hřídeli, který jimi prochází, volnou jen úzkou mezeru. Sousední etxrakční komory jsou navzájem spojeny usazovacími komorami uspořádanými nesouměrně, které zase jsou vůči extrakčním komorám odstíněny dělicí stěnou, popřípadě přepážkou, probíhající rovnoběžně se hřídelem rotoru.In a known and currently used extraction column of this kind, each etxraction chamber comprises a stirring disk which is arranged approximately midway between the two intermediate bottoms of the confining chamber. The intermediate bottoms leave only a narrow gap with respect to the rotor shaft passing therethrough. Adjacent etxraction chambers are connected to each other by settling chambers arranged asymmetrically, which in turn are shielded from the extraction chambers by a partition wall or a partition running parallel to the rotor shaft.

Oproti extrakčním kolonám známým jako kolony RDC (Rotating Disc Column], u kterých jsou mezilehlá dna vytvořena jako kruhové prstence s vnitřním průměrem, který je větší než průměr míchacích kotoučů, mají etxrakční kolony prvého uvedeného druhu, které jsou také označovány jako kolony ARD (Asymmetric Rotating Disc) výhodu menšího zpětného směšování. Protažením mezilehlých den až blízko к míchacímu hřídeli jsou sousední míchací pásma, popřípadě komory od sebe značně lépe odděleny. Tato nevýhoda je ovšem spojena s konstrukčními náklady, které je třeba vynaložit pro zkonstruování rotoru, jakož i se značně zvětšeným vynaložením práce pro vymontování a zamontování.In contrast to extraction columns known as Rotating Disc Column (RDCs), in which the intermediate bottoms are formed as circular rings with an inner diameter greater than the diameter of the mixing discs, they have an extraction column of the first type, also referred to as Asymmetric columns. By extending the intermediate days to close to the mixing shaft, the adjacent mixing zones or chambers are considerably more separated from one another, but this has the disadvantage of design cost to build the rotor as well as the increased labor costs for disassembly and assembly.

Známé extrakční kolony ARD mají také ještě tu nevýhodu, že v určitých případech je oddělovací účinek nedostatečný. U kapaliny s velkým rozdílem hustoty nebo/a s vysokým napětím na mezních plochách dostavuje se po výšce jednotlivých etxrakčních komor různě intenzívní směšování fází, přičemž pouze v přímém okolí daného míchacího členu dochází к dostatečnému rozdělování, popřípadě směšování.The known ARD extraction columns also have the disadvantage that in some cases the separation effect is insufficient. In the case of a liquid with a large difference in density and / or a high stress at the boundary surfaces, the mixing of the phases takes place at different heights of the individual extraction chambers, with sufficient separation or mixing only in the direct vicinity of the mixing element.

Vynález vychází z úlohy vytvořit extrakční kolonu, u které se dosahuje intenzivního, směšování fází na celé výšce extrakčních komor za zamezení zpětných a zkratových proudění mezi sousedními komorami.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is based on the object of providing an extraction column in which intensive phase mixing is achieved over the entire height of the extraction chambers, avoiding backflow and short-circuiting between adjacent chambers.

Podstata extrakční kolony podle vynálezu spočívá v tom, že každé mezilehlé dno má vnitřní část, která je vytvořena jako kruhový kotouč, je nepoddajné spojena s rotorovým hřídelem a tvoří míchací kotouč.The essence of the extraction column according to the invention consists in that each intermediate bottom has an inner part which is designed as a circular disk, is rigidly connected to the rotor shaft and forms a mixing disk.

V souhlasu s tím působí na kapalinu, nacházející se v extrakční komoře, shora a zdola míchací kotouč a tyto kotouče urychlením vedou к intenzivnímu smíchání fází. Jelikož stacionární části mezilehlých den nesahají do sousedství hřídele rotoru, schází v této oblasti rotoru třecí plochy, tkeré by vadily urychlování kapaliny. Pro rovnoměrně intenzívní smíchání fází na výšce extrakční komory je pravděpodobně výhodou, že vrstvy kapaliny, sousedící se stacionárními mezilehlými dny, jsou urychlovány přímým stykem s míchacími kotouči.Accordingly, the agitator disc acts on the liquid contained in the extraction chamber from above and below, and these discs accelerate to intense phase mixing. Since the stationary portions of the intermediate days do not extend adjacent to the rotor shaft, there are no friction surfaces in this area of the rotor which would interfere with the acceleration of the liquid. For evenly intensive mixing of the phases at the height of the extraction chamber, it is likely that the liquid layers adjacent to the stationary intermediate bottoms are accelerated by direct contact with the mixing discs.

Řešením podle vynálezu se v důsledku lep šího rozdělení a smíchání fází dosáhne podstatné konstruktivní výhody. Jelikož míchací kotouče mají průměr, který je o běžnou mezeru menší než vnitřní průměr stacionárních kotoučových mezilehlých den, je možné rotor vymontovat z kolony osovým pohybem, aniž by musely být odmontovány stacionární části mezilehlých den.The solution according to the invention results in a substantial constructive advantage due to better phase separation and mixing. Since the agitator discs have a diameter that is a conventional gap smaller than the inner diameter of the stationary disc intermediate days, the rotor can be removed from the column by axial movement without having to remove the stationary portions of the intermediate days.

Výhodné provedení vynálezu spočívá v tom, že každé mezilehlé dno má nejméně jeden kruhový otvor, a že průměr těchto otvorů tvoří 0,2 až 0,6 průměru kolony.A preferred embodiment of the invention consists in that each intermediate bottom has at least one circular opening and that the diameter of these openings is 0.2 to 0.6 of the column diameter.

Podle dalšího provedení je mezi míchacím kotoučem s příslušným otvorem mezera o velikosti 0,005 až 0,05 průměru kotouče.According to a further embodiment, there is a gap of 0.005 to 0.05 of the disc diameter between the mixing disc with the respective aperture.

U jiného výhodného provedení vynálezu jsou míchací kotouče samy opatřeny otvory, jejichž celková plocha tvoří 0,1 až 0,5 plochy kotouče.In another preferred embodiment of the invention, the mixing discs are themselves provided with apertures having a total area of 0.1 to 0.5 disc area.

Podle dalšího provedení vynálezu jsou míchací kotouče na jejich obvodu spojeny s nejméně jednou spojovací lištou.According to a further embodiment of the invention, the mixing discs are connected to at least one connecting rail at their periphery.

Výhodně jsou na rotorovém hřídeli mezi míchacími kotouči, náležejícími к jednomu mezilehlému dnu, upraveny jeden až tři další míchací členy.Preferably, one to three additional mixing members are provided on the rotor shaft between the mixing discs belonging to one intermediate bottom.

Vynález bude nyní blíže vysvětlen na příkladech provedení v souvislosti s výkresy.The invention will now be explained in more detail by way of example with reference to the drawings.

Obr. 1 znázorňuje schematicky projedení hlavních součástí etxrakční kolony v osovém řezu.Giant. 1 schematically shows an axial sectional view of the main components of an etxraction column.

Obr. 2 znázorňuje řez podle čáry II—II na obr. 1.Giant. 2 shows a section along line II-II in FIG. 1.

Obr. 3 znázorňuje průřez kolonou s jiným provedením míchacích členů.Giant. 3 shows a cross-section of a column with another embodiment of mixing members.

Obr. 4 a 5 znázorňují dvě další provedení konstrukčních zabudovaných členů kolony, zejména rotoru sestávajícího z hřídele a míchacích členů.Giant. 4 and 5 show two further embodiments of structural built-in column members, in particular a rotor consisting of a shaft and agitators.

Extrakční kolona podle obr. 1 a 2 má částečně znázorněný válcový plášť 1, ve kterém je umístěn stator. Stator má svislou vyklenutou dělicí stěnu 2 a vodorovné skupiny mezilehlých den 3 a dělicích přepážek 4, uspořádané ve vzájemném odstupu a ve vzájemném přesazení, přičemž tyto dělicí členy jsou umístěny na jedné straně dělicí stěny 2. Svislá dělicí stěna 2 dělí extrakční kolonu na dvě nesouměrné části, které v průřezu leží vedle sebe, totiž mezi extrakční prostor 7 a usazovací prostor 8, přičemž usazovací prostor 8 je vodorovnými přepážkami 4 rozdělen na usazovací komory 16.The extraction column of FIGS. 1 and 2 has a partially illustrated cylindrical shell 1 in which the stator is located. The stator has a vertical domed partition 2 and horizontal groups of intermediate days 3 and partition walls 4 spaced and offset from each other, the partition members being located on one side of the partition wall 2. The vertical partition 2 divides the extraction column into two asymmetric columns that is, between the extraction chamber 7 and the settling chamber 8, the settling chamber 8 being divided by horizontal partitions 4 into settling chambers 16.

Extrakční prostor 7 je mezilehlými dny 3, sestávajícími z prstencových stacionárních částí 3a mezilehlého dna, a z míchacích kotoučů 6, které jsou kruhové a jsou umístěny v jejich otvorech 11, rozdělen na extrakční komory 9 ležící nad sebou. Míchací kotouče 6 umístěné ve stejné výšce jako části 3a mezilehlých den 3 jsou nepoddajné spojeny se hřídelem 5 rotoru. Míchací kotouče 6 jsou do otvorů 11 vsazeny s technickou vůlí a vyplňují otvory 11 v rovině mezilehlých den 3 s mezerami. Přitom šířkaThe extraction chamber 7 is divided into the extraction chambers 9 lying one above the other by the intermediate bottoms 3, consisting of the annular stationary portions 3a of the intermediate bottom and the mixing discs 6 which are circular and located in their openings 11. The mixing discs 6 located at the same height as the portions 3a of the intermediate days 3 are rigidly connected to the rotor shaft 5. The mixing discs 6 are inserted into the openings 11 with technical clearance and fill the openings 11 in the plane of the intermediate days 3 with gaps. The width

2188 OB mezery mezi okrajem 12 míchacího kotouče 6 a obvodem otvoru 11 činí 0,005 až 0,05 průměru míchacího kotouče.The 2188 OB gap between the rim 12 of the mixing disc 6 and the periphery of the opening 11 is 0.005 to 0.05 of the diameter of the mixing disc.

Příklad provedení podle obr. 1 a 2 se týká extrakční kolony s jediným otvorem 11 v každém vodorovném mezilehlém dnu 3 a s jen jedním rotorem. U extrakčních kolon o velkém průměru lze s výhodou užít až čtyři takové otvory 11 a příslušný počet rotorů, přičemž průměr otvorů 11 je 0,2 až 0,6 průměru kolony. Takové uspořádání vede k rovnoměrnému promíchání kapaliny s extrakčním činidlem v celém průřezu velké extrakční komory 7.The embodiment according to FIGS. 1 and 2 relates to an extraction column with a single opening 11 in each horizontal intermediate bottom 3 and with only one rotor. For large diameter extraction columns, up to four such apertures 11 and the appropriate number of rotors may be preferably used, the diameter of the apertures 11 being 0.2 to 0.6 of the column diameter. Such an arrangement results in a uniform mixing of the liquid with the extractant throughout the cross section of the large extraction chamber 7.

Obr. 3 znázorňuje jiné provedení míchacího kotouče 6, které je zvlášť vhodné pro ' kapaliny s velmi vysokým rozdílem hustoty nebo/a mezního plošného napětí. Míchací kotouč 6 vytvořený jako kruhový listový míchací korouč je opatřen otvory 14,. jejichž celková plocha podle vlastností směsi kapaliny činí 0,1 až 0,5 plochy míchacího kotouče 6. Střižní spád vznikající při otáčení míchacího kotouče 6 na hranách otvorů 14 přispívá k účinnému rozdělení kapek dispergované kapaliny.Giant. 3 shows another embodiment of the mixing disc 6 which is particularly suitable for liquids with a very high difference in density and / or ultimate surface tension. The mixing disc 6 formed as a circular leaf mixing disc is provided with openings 14, 14. the total surface area, depending on the properties of the liquid mixture, is 0.1 to 0.5 of the surface of the mixing disc 6. The shear gradient resulting from the rotation of the mixing disc 6 at the edges of the apertures 14 contributes to an efficient distribution of the dispersed liquid droplets.

Na obr. 4 a 5 jsou znázorněna dvě další provedení rotoru sestávajícího z hřídele a míchacích kotoučů, přičemž tato provedení mají zvýšený míchací účinek. Podle obr.Figures 4 and 5 show two further embodiments of a rotor consisting of a shaft and agitator discs, the latter having an increased agitation effect. According to FIG.

jsou míchací kotouče 6 umístěné na hřídeli 5 opatřeny na obvodu svislými spojovacími lištami 15, které navzájem spojují sousední míchací kotouče 6. Počet lišt 15 může ležet mezi jednou a osmi. Podle obr.the mixing discs 6 located on the shaft 5 are provided on the periphery with vertical connecting strips 15 which interconnect adjacent mixing discs 6. The number of the strips 15 may lie between one and eight. According to FIG.

jsou na hřídeli 5 rotoru mezi míchacími kotouči 6, umístěnými v otvoru 11, upraveny v osovém odstupu další kotoučové míchací členy 18, jejichž počet může být podle výšky etxrakčních komor jeden až tři.On the rotor shaft 5, between the mixing discs 6 located in the opening 11, further disc mixing elements 18 are provided at an axial spacing, the number of which may be one to three depending on the height of the extraction chambers.

Provoz extrakční kolony probíhá následujícím způsobem:The operation of the extraction column is as follows:

Roztok obsahující extrahovanou látku se . podle jeho hustoty zavádí do extrakční kolony buď . na horním, nebo na dolním konci extrakčního prostoru 7. Extrakční činidlo, které je v tomto roztoku v podstatě nerozpustné · a má· od roztoku odlišnou hustotu, se zavádí na opačném konci extrakčního prostoru 7. Obě kapaliny a to jedna . dispergovaná v kapkách a druhá spojitě, se nyní pohybují na základě rozdílu hustoty a působení míchacích kotoučů · 6 v protiproudu každá ve spirálovité dráze střídavě od jedné extrakční· komory 9 do sousední usazovací komory 10 a potom do další extrakční komory. Působením míchacích kotoučů 6, rotujících v otvorech přepážek, se obě kapalné fáze v každé· extrakční komoře 9, zejména v kapalinových · vrstvách hraničících na horní a dolní mezilehlé dno 3 intenzívně promíchávají, čímž se podporuje . přechod extrahované- · látky z roztoku do extrakčního činidla. Přitom slouží míchací kotouče, upravené v otvorech 11,· současně jako dělicí stěny mezi dvěma nad sebou ležícími extrakčními komorami 9, takže obě fáze· proudí do vedle · -sebe ležících usazovacích komor 10 · a nikoliv do sousedních extrakčních komor. Jelikož usazovací komory 10 jisou dělicí stěnou 2 do velké míry chráněny před působením míchacích kotoučů 6, nastává zde v důsledku různé hustoty odmísení fází, které se pak podle své hustoty pohybují dále do příští extrakční komory ležící výše nebo· níže. Popsaným způsobem se obě fáze za neustálé látkové výměny dostanou k protilehlým koncům etxrakčního· prostoru 7, přičemž extrahovaná látka z roztoku přešla do· · extrakčního činidla. Obě fáze se pak po usazení odvádějí z extrakční kolony.The solution containing the extracted substance was. according to its density, it is introduced into the extraction column either. The extraction agent, which is substantially insoluble in this solution and has a different density from the solution, is introduced at the opposite end of the extraction chamber 7. Both liquids, one. dispersed in the droplets and the other continuously, are now moving due to the difference in density and countercurrent action of the mixing discs 6 each in a spiral path alternately from one extraction chamber 9 to the adjacent settling chamber 10 and then to the next extraction chamber. By the action of the stirring disks 6 rotating in the openings of the baffles, the two liquid phases in each extraction chamber 9, in particular in the liquid layers bordering the upper and lower intermediate bottom 3, are intensively mixed, thereby promoting them. passing the extracted substance from the solution to the extraction agent. The mixing discs provided in the openings 11 serve simultaneously as dividing walls between two superimposed extraction chambers 9, so that both phases flow into adjacent settling chambers 10 and not into adjacent extraction chambers. Since the settling chambers 10 are largely protected from the action of the mixing discs 6 by the partition wall 2, there is a phase separation due to the different density, which then moves further into the next extraction chamber lying higher or lower, depending on their density. As described above, both phases reach the opposite ends of the extraction chamber 7 with constant metabolism, whereby the extracted substance from the solution is transferred to the extraction agent. The two phases are then removed from the extraction column after settling.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

Extraction column for the metabolism between two substantially insoluble liquids, with a rotor shaft carrying agitator discs and extraction chambers which are separated from one another by intermediate days extending to the rotor shaft, characterized in that each intermediate bottom (3) has the inner part, which is formed as a circular disk, is rigidly connected to the rotor shaft (5) and forms a mixing disk (6).

Extraction column according to claim 1, characterized in that each intermediate bottom (3) has at least one circular opening (11) and that the diameter of these openings (11) is 0.2 to 0.6 of the column diameter.

Extraction column according to Claim 1 or 2, characterized in that there is a gap of 0.005 to 0.05 in diameter between the mixing disc (6) with the respective opening (11).

Extraction column according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the mixing discs (6) are themselves provided with openings (14), the total area of which is 0.1 to 0.5 of the disc surface (6).

Extraction column according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the mixing discs (6) are connected on their circumference to at least one connecting bar (15).

Extraction column according to Claims 1 to 5, characterized in that one to three further stirring members (16) are provided on the rotor shaft (5) between the mixing discs (6) belonging to one intermediate bottom (3).