DD153579A1

DD153579A1 - ANNEX TO LIQUID / LIQUID EXTRACTION ACCORDING TO THE MIXER-SEPARATOR PRINCIPLE

Info

Publication number: DD153579A1
Application number: DD22468480A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Boessert; Oswald Hladik
Original assignee: Wolfgang Boessert; Oswald Hladik
Priority date: 1980-10-22
Filing date: 1980-10-22
Publication date: 1982-01-20
Also published as: DD153579B1

Abstract

Die Erfindung betrifft die Fluessig/Fluessig-Extraktion als eines der wichtigsten Trennverfahren der modernen Verfahrenstechnik. Neben der Anwendung in der chemischen und petrochemischen Industrie dient sie u.a. zur Herstellung reiner Metalle (Hydrometallurgie) und hat gegenwaertig bei der Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen ein neues wichtiges Anwendungsgebiet gefunden. Ziel der Erfindung ist es, eine moeglichst stoerfreie, regelungstechnisch einfach durchzufuehrende und insbesondere den Anforderungen der Kerntechnik genuegende Fluessig/Fluessig-Extraktion durchfuehren zu koennen.Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Fluessig/Fluessig-Extraktion nach dem Mischer-Abscheider-Prinzip ohne mechanische motorangetriebene Ruehrwerke und Foerderorgane zu schaffen. Erfindungsgemaess wird diese Aufgabe dadurch geloest, dass der Mischer aus einem Behaelter mit darin angeordneten Aer-Lifts und einem ueber diesen befindlichen Turbulenzraum besteht, wobei zum Eintrag der durch Schwerkraft gefoerderten schweren Phase seitliche Zufuehrungen und zum Eintrag der leichten Phase als weiterer von unten durch den Behaelterboden gefuehrten Aer-Lift angeordnet ist, und dass sich in Hoehe des Turbulenzraumes ein Ueberlauf zum Absetzer befindet. Mit dieser Loesung koennen alle bisher notwendigen regelungstechnischen Aufwendungen eingespart werden.The invention relates to the liquid / liquid extraction as one of the most important separation methods of modern process engineering. In addition to the application in the chemical and petrochemical industry, it serves u.a. for the production of pure metals (hydrometallurgy) and has found a new important field of application in the reprocessing of nuclear fuels. The object of the invention is to be able to carry out a liquid-liquid extraction which is as easy as possible, easy to control, and in particular satisfies the requirements of nuclear engineering. The invention is based on the object of providing a device for liquid / liquid extraction after the mixer-precipitator. Principle without mechanical motor-driven agitators and Foerderorgane to create. According to the invention this object is achieved in that the mixer consists of a container with arranged therein Aer-Lifts and a turbulence space above it, wherein the entry of the gravity-promoted heavy phase lateral Zufuehrungen and entry of the light phase as another from below by the Container floor guided Aer-Lift is arranged, and that is located in height of the turbulence room, an overflow to Absetzer. With this solution, all previously necessary control technical expenses can be saved.

Description

I 4 6 I 4 6

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

In den letzten Jahren ist die Flüssig/Flüssig-Extraktion zu einem der wichtigsten Trennverfahren der modernen · Verfahrenstechnik geworden, lieben der Anwendung in der chemischen und petroehemischen Industrie dient sie u.a. im großen Maßstab zur' Herstellung reiner Metalle (Hydrometallurgie ) und hat gegenwärtig bei der Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen ein neues wichtiges Anwendungsgebiet gefunden. In recent years, liquid / liquid extraction has become one of the most important separation processes of modern process engineering, it is used in applications in the chemical and petrochemical industry, among others. on a large scale for the production of pure metals (hydrometallurgy) and has recently found a new important field of application in the reprocessing of nuclear fuels.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es sind bereits Mischer-Abscheider bestehend aus einer Mischkammer und einem direkt oder separat angebautem Abscheider allgemein bekannt. Der Mischer enthält eine Mischeinrichtung zur Bildung einer Dispersion, welche, sich im Absetzer durch Schwerkraft vollständig in zwei getrennte Phasen entmischt. Als Mischeinrichtungen sind Rührbehälter, Pumpen, Mischdüsen und statische Mischstrecken bekannt.There are already known mixer-separator consisting of a mixing chamber and a directly or separately attached separator. The mixer contains a mixing device for forming a dispersion which, by gravity, completely separates into two separate phases in the settler. Stirring tanks, pumps, mixing nozzles and static mixing sections are known as mixing devices.

Bei angestrebter mehrstufiger Extraktion durch Kaskaden« schaltung von Mischer- und Absetzereinheiten besteht das Problem im Transport der Phasen durch die Kaskade. Konventionelle Kaskaden bestehen aus Mischkammer, Trennkammer und Förderpumpe für j ede Stufe (DR-PS 1 080 522, DR-PS 1 207 919).In the case of the desired multistage extraction by cascading of mixer and settler units, the problem is the transport of the phases through the cascade. Conventional cascades consist of mixing chamber, separation chamber and feed pump for each stage (DR-PS 1 080 522, DR-PS 1 207 919).

Bei dieser Anordnung ist einer Kaskade mit 5-6 Stufen eine Grenze gesetzt, da sonst der technische Aufwand vor allem zur Regelung der Förderorgane- zu groß wird. (Chenu-Ing. 50 (1978) 5, 345 - 354) Eine Verbesserung ist die Ausbildung der Mischeinrichtungen in der Art, daß sie gleichzeitig zum Mischen und zum Fördern der Phasen dienen (Chem. Engag. -Progr. 50, (1954) 403, u. 52 (1956) 201). Als nachteilig bei diesen Ein-In this arrangement, a cascade with 5-6 levels is a limit, otherwise the technical effort, especially for controlling the conveying organs is too large. (Chenu-Ing 50 (1978) 5, 345-354) An improvement is the formation of the mixing devices in such a way that they simultaneously serve for mixing and for promoting the phases (Chem. Engag. Pro. 50, (1954) 403, and 52 (1956) 201). A disadvantage of this

~ 2 —~ 2 -

richtungen hat sich aber erwiesen, daß oft die zur -Vermischung optimale Drehzahl der Antriebe eine andere ist wie die zum Phasentransport notwendige. Ein großer mechanischer oder elektronischer Aufwand ist. notwendig, damit alle in einer Kaskade eingesetzten Pumpen oder Pump-Kührwerke eine gleiche und konstante Geschwindigkeit aufweisen. Kann das nicht eingehalten werden, kommt es zu Störungen im Phasenfluß, es wird in den Absetaeinrichtungen keine Trennschicht mehr erreicht und der mehrstufige Mischer-Absetzer arbeitet quasi einstufig. (Kerntechnik 5 (1963) 5, 218-221) Beim Einsatz von Extraktionsanlagen in der Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen wird außer den üblichen Forderungen u.a. noch der Anspruch gestellt, daß sie wenig störanfällig und weitmöglichst wartungsfrei arbeiten. Die Literaturbeschreibung zeigt, daß bei Mischer-Absetzer-Kaskaden durch die vielen Motoren eine Über-, wachung und Kontrolle bzw. Steuerung sehr problematisch ist (OS 2 818 924). In der Kerntechnik entstehen noch zusätzlich hohe Investitionskosten durch die Verlagerung der Motoren außerhalb der hochaktiven Zone durch starke Abschirmungen hindurch.However, it has been proven that often the optimum mixing speed for the drives is different from that required for phase transport. A great mechanical or electronic effort is. necessary so that all pumps or pump agitators used in a cascade have the same and constant speed. If this can not be maintained, there will be disturbances in the phase flow, it is no longer achieved in the Absetaeinrichtungen separation layer and the multi-stage mixer-settler works quasi one-stage. (Kerntechnik 5 (1963) 5, 218-221) When using extraction systems in the reprocessing of nuclear fuel u.a. still made the claim that they work little prone to failure and as far as possible maintenance-free. The literature description shows that in mixer-settler cascades by the many engines over-monitoring and control is very problematic (OS 2 818 924). In nuclear engineering, additional high investment costs are incurred due to the displacement of the motors outside of the highly active zone due to strong shielding.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, eine möglichst störfreie_s regelungstechnisch einfach durchzuführende und insbesondere den Anforderungen der Kerntechnik genügende Flüssig/Flüssig-Extraktion durchführen zu können.The aim of the invention is to be able to perform a possible interference-free _s control technically easy to perform and in particular the requirements of nuclear technology sufficient liquid / liquid extraction.

Wesen der ErfindungEssence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde., eine Einrichtung zur Plüßsig/Plüssigextraktion nach dem Mischer-Abscheider-The invention is based on the object ., A device for Plüßsig / Plüssigextraktion after the mixer-separator

Prinzip .ohne mechanische motorangetriebene Rührwerke und Forderorgane zu schaffen. Brfindungsgemaß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Mischer aus einem Behälter mit darin angeordneten Aer-Lifts und · einem über diesen befindlichen Turbulenzraum besteht, wobei zum Eintrag der durch Schwerkraft geförderten schweren,.Phase seitliche Zuführungen und zum Eintrag der leichten Phase ein weiterer von unten durch den Behälterboden geführter Aer-Lift angeordnet ist, und daß sich in Höhe des Turbulenzraumes ein Überlauf zum Absetzer befindet.Principle without creating mechanical motor-driven agitators and Forderorgane. Brfindungsgemaß this object is achieved in that the mixer consists of a container with therein Aer-Lifts and · a turbulence space located above these, with the entry of gravity funded by heavy,. Phases lateral feeds and entry of the light phase another of is arranged below through the container bottom guided Aer-Lift, and that there is an overflow to the settler at the level of the turbulence.

Mit dieser Lösung können alle bisher notwendigen regelungstechnischen Aufwendungen eingespart werden, da der Eintrag der beiden Phasen nur durch die in ihrer Höhe einzustellenden Überläufe im Absetzer und die stetig wirkenden Pörderkräfte der Schwerkraft bzw. Aer-Lifts erfolgt. Damit entfallen aber auch wesentliche Störfaktoren und die insbesondere für die Kerntechnik problematischen Durchführungen für mechanisch bewegte Organe.With this solution, all previously necessary regulatory expenses can be saved because the entry of the two phases is done only by the adjusted in height overflows in the spreader and the steadily acting conveyor forces of gravity or Aer-lifts. But this also eliminates significant disruptive factors and the problematic in particular for nuclear engineering bushings for mechanically moving organs.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Figur zeigt einen Ausschnitt von 2 Stufen einer Mischer-Absetzer-Kaskade nach der Erfindung. Zur besseren Darstellung der Phasenströme sind die Einheiten nebeneinander dargestellt. Selbstverständlich können sie zur Platzersparnis spiegelbildlich zusammengesetzt werden. Dadurch können auch die einzelnen Stufen durch Überläufe verbunden werden.The figure shows a section of 2 stages of a mixer-settler cascade according to the invention. For better representation of the phase currents, the units are shown side by side. Of course, they can be assembled in mirror image to save space. As a result, the individual stages can be connected by overflows.

In der zylindrischen.Mischkammer 1 befindet sich erfindungsgemäß die aus mehreren. Aer-Lifts 2 bestehende Mischeinrichtung mit den'Lufteintrittssystemen 3. Die Aer-Lifts 4 dienen zum Transport der aus der jeweils vorhergehenden Stufe kommenden leichten Phase in die Mischkammer. Die schwere Phase wird über seitliche ZuführungenIn the cylindrical mixing chamber 1, according to the invention, there are several. Aer-lifts 2 Existing mixing device with the air inlet systems 3. The Aer-lifts 4 serve to transport the light phase coming from the respective preceding stage into the mixing chamber. The heavy phase is via lateral feeders

ft A / (JJ " Q /ft A / (YY "Q /

durch Schwerkraftförderung in die Mischkammer 1 eingeführt. Über den Aer-Liftausgängen befindet sich der Turbulenzraum 6 mit der Überlauföffnung 7 zum Absetzer 8. Die Phasen trennen sich hier infolge der Schwerkraft und werden durch Überläufe 9 und 10 abgeführt. Die Überläufe sind entsprechend der jeweiligen Trennaufgabe in der Höhe verstellbar.introduced by gravity in the mixing chamber 1. The turbulence space 6 with the overflow opening 7 to the spreader 8 is located above the Aer lift outlets. The phases separate here as a result of gravity and are discharged through overflows 9 and 10. The overflows are adjustable in height according to the respective separation task.

Die Punktionsweise der erfindungsgeniaßen Einrichtung soll nach Erreichen des stationären Zustandes beschrie~ ben werden. Die leichte und die schwere Phase werden im Gegenstrom aus den technologisch vorhergehenden Stufen (hier n~1 bzw. Π+2) über den Aer-Lift 4 bzw. die seitlichen Zuführungen 5 in die Mischkammer 1 eingeführt. In den Mischkammern 1 kommt es zu einem Umwälzen der beiden zugeführten Phasen und zu einer Tropfenbildung durch turbulente Strömungsfeider in dem darüberliegenden notwendigen Turbulenzraum. Der Turbulenzraum ist von entscheidender Bedeutung für die Herausbildung einer vollständigen Dispersion. Durch turbulente ßtrömungsfelder werden an der Oberfläche der einzelnen Tropfen unterschiedlich große Kräfte wirksam, welche den Tropfen beanspruchen und somit zerteilen. Der Turbulenzraum kann als der Raum definiert werden, wo nach Austritt der Dreiphasen Strömung aus den Aer-Lift-Anlagen eine Strömungsumkehrung, verbunden mit starker Turbulenz ν der Dispersion erfolgt_/und diese zu den Ansaugöffnungen der Aer-Lift-Anlagen strömtThe puncture mode of the device according to the invention is to be described after reaching the stationary state. The light and the heavy phase are introduced in countercurrent from the technologically preceding stages (here n ~ 1 or Π + 2) via the Aer-lift 4 and the lateral feeders 5 in the mixing chamber 1. In the mixing chambers 1 there is a circulation of the two supplied phases and a drop formation by turbulent Strömungsfeider in the overlying necessary turbulence space. The turbulence space is of crucial importance for the formation of a complete dispersion. Due to turbulent flow fields different forces are acting on the surface of the individual drops, which take the drops and thus divide. The turbulence space can be defined as the space where, following the exit of the three-phase flow from the Aer-Lift systems, there is a flow reversal associated with high turbulence ν of the dispersion _/ and it flows to the intake openings of the Aer-Lift systems

Die Höhe des Turbulenzraumes, gemessen vom .Austritt der Förderrohre der Aer-Lift-Anlage bis zum Überlauf in den Absetzer, ist abhängig von der Intensität.(Förderleistung Umwälzleistimg) der Aer-Lift-Anlage und den physikalischen Eigenschaften des flüssigen Zweiphasensystenis. Die Mischphase gelangt über die Überlauföffnung 7 in den Absetzer 8, The height of the turbulence zone, measured from the exit of the delivery pipes of the Aer-Lift system to the overflow into the settler, depends on the intensity (circulation capacity) of the Aer-Lift system and the physical properties of the liquid two-phase system. The mixed phase passes via the overflow opening 7 in the spreader 8,

2 4 6 842 4 6 84

in dem durch .Schwerkraft die Phasentrennung und der Überlauf in die technologisch jeweils nächste Stufe erfolgt.in which by .Schraftraft the phase separation and the overflow takes place in the technologically next level.

Die erfindungsgemäße Einrichtung läßt sich sowohl als einzelner Mischer-Abscheider als auch in Form verschieden großer Kaskaden im Gleich- oder Gegenstrorn aufbauen.The device according to the invention can be constructed both as a single mixer-separator and in the form of cascades of different sizes in a DC or counter-current.

Mit der Erfindung werden die aufgeführten Nachteile des Standes der Technik beseitigt, wobei die Anlage insgesamt weitestgehend wartungsfrei und leicht steuerbar ist.With the invention, the disadvantages of the prior art are eliminated, wherein the system as a whole is largely maintenance-free and easily controllable.

Claims

invention claim

Device for liquid-liquid extraction according to the Misoher separator principle, characterized in that the mixer consists of a container (1) with aer-lifts (2) arranged therein and a turbulence space (6) located above it, zugi entry of the gravity-promoted heavy phase lateral feeds (5) and for entry of the light phase another from below durch.den container bottom guided Aer-Lift (4) is arranged, and that at the level of the turbulence space (6) an overflow (7) is located to the weaner.

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