DE1243144B - Extraktionskolonne zur Fluessig-Fluessig-Extraktion - Google Patents

Description

• Extraktionskolonne zur Flüssig-Flüssig-Extraktion Die Flüssig-Flüssig-Extraktion hat in der chemischen Verfahrenstechnik zur Isolierung von Stoffen aus Stoffgemischen in dem letzten Jahrzehnt große Bedeutung erlangt. Im Zusammenhang hiermit steht die apparative Entwicklung, die in den verschiedenen Ausführungsformen das jeweilige Optimum im Wirkungsgrad der Anlage anstrebt. Von den zahlreichen Extraktionsvorrichtungen seien besonders Kolonnen mit bewegten Einbauten erwähnt. Diese Einbauten sind mit einem Antriebsorgan fest verbunden und werden von diesem in Rotation versetzt oder in Achsrichtung der Kolonne periodisch auf und ab bewegt.
• Bei einer Extraktionskolonne zur Flüssig-Flüssig-Extraktion, die aus einem senkrecht stehenden zylindrischen, mit Zu- und Abläufen für die Flüssigkeiten versehenen Rohr besteht, in dem Mischer in Abständen an einem zentralen Haltestab befestigt sind, der mit einem den Haltestab auf und ab bewegenden Antrieb verbunden ist, wird ein hoher Wirkungsgrad erreicht, wenn erfindungsgemäß der Haltestab zusätzlich mit einem ihn drehenden Antrieb im Eingriff steht.
• Ein Punkt am Rande eines Mischereinsatzes beschreibt dann eine aufsteigende und wieder abwärts führende Schraubenlinie.
• Diese Bewegung hat eine innige Durchmischung der beiden im Gegenstrom befindlichen Phasen zur Folge und wirkt der Randläufigkeit von Kolonnen entgegen. Durch die spezielle Ausbildung der Mischer, z. B. als Flügelrad mit einem bestimmten Anstellwinkel der Flügel, kann die Bewegung der einen Phase gefördert bzw. die Bewegung der anderen Phase gebremst werden. Dadurch lassen sich unterschiedliche Verweilzeiten der einzelnen Phasen in der Extraktion erreichen.
• Durch Veränderung des Abstandes der Mischereinsätze ist es möglich, den Mischeffekt den jeweiligen Dichteverhältnissen der Phasen und deren Oberflächenspannungen iiber die Länge der Extraktionskolonne anzupassen. Für die optimale Durchführung einer Extraktion werden die Mischerformen, die Abstände der Mischereinsätze voneinander, die Frequenz, Amplitude und Drehbewegung des Mischereinsatzes aufeinander abgestimmt. Der Abstand der Mischer liegt etwa in der gleichen Größenordnung wie der Durchmesser der Kolonne, kann aber auch ein Mehrfaches dieses Wertes betragen. Die Frequenz der Mischer beträgt etwa 50 bis 500, vorzugsweise etwa 100 Hübe pro Minute bei einer Amplitude, die etwa die Hälfte bis das Eineinhalbfache des Abstandes der Mischer voneinander beträgt und vorzugsweise etwa ebenso groß ist wie der Mischerabstand Der periodischen Auf- und Abbewegung der Mischer wird eine Drehbewegung von 30 bis 200, vorzug. weise 60 bis 120 Umdrehungen pro Minute über lagert.
• Für eine optimale Extraktionswirkung der erfindungsgemäßen Kolonne sind auch die Phasenverhältnisse und die damit zusammenhängenden Strömungsgeschwindigkeiten in der Kolonne von Bedeutung.
• Im praktischen Betrieb spielt die oft von Spuren von Verunreinigungen abhängige Emulsionsfreudigkeit der Mischungen eine Rolle. Es hat sich aber gezeigt, daß die erfindungsgemäße Extraktionskolonne sich leicht den gegebenen Aufgaben anpassen läßt und absolut reproduzierbare und extrapolierbare Werte ergibt. Die erfindungsgemäße Extraktionskolonne ist besonders geeignet für die Behandlung unfiltrierbarer Lösungen sowie für Extraktionen, bei denen sich Feststoffe ausscheiden. Durch das Fehlen fester Einbauten in dem zylindrischen Teil der Kolonne und die dreidimensionale Bewegung der Mischer besteht keine Möglichkeit zur Feststoffablagerung.
• Die Wirkungsweise der Kolonne sei an Hand der Zeichnung erläutert. In Fig. 1 ist die Kolonne in ihrer Gesamtheit mit den Antriebsorganen schematisch dargestellt; Fig. 2 zeigt eine geeignete Form eines Mischereinsatzes.
• In der rohrförmigen Extraktionskolonne 1 ist zentrisch die Antriebswelle 2 angeordnet, mit der die Mischer 3 fest verbunden sind. Die schwere Phase wird der Kolonne bei 4, die leichte bei 5 zugeführt.
• Der Abfluß der leichten Phase ist mit 6, der Abfluß der schweren Phase mit 7 bezeichnet. Die gewünschte Frequenz und Amplitude der Mischer werden über ein Regelgetriebe 9 eingestellt, das einen verstellbaren ExzenterlO antreibt. Unter dem Exzenterantrieb befindet sich eine Kugelgelenklagerung 8 und darunter der Antrieb 11 für die Drehbewegung der Mischer. Diese Drehbewegung wird vor- zugsweise mittels eines Getriebemotors über Schnecke und Schneckenrad auf die Antriebswelle der Mischer übertragen. Die Verwendung regelbarer Getriebe erleichtert das Anfahren der Kolonne bis zur maximalen Wirksamkeit und die Einstellung des Phasengleichgewichts. Vorzugsweise sollte die Kolonne etwa 10 ovo unterhalb der Flutgrenze, d. h. dem Steckenbleiben der Phasen, gefahren werden.
• Die Frequenz der vertikalen Mischerbewegung betrug beispielsweise bei der Entphenolung von Abwasser mit Solventnaphtha 50 Hübe pro Minute, bei der Extraktion von Uranylnitratlösungen 60 Hübe pro Minute. Bei der Extraktion von Uranylnitratlösungen aus wäßrigen Lösungen mit Tributylphosphat konnten die Belastung der Kolonne und die Ausbeute gegenüber einer pulsierenden Kolonne gesteigert werden. Die Höhe einer theoretischen Stufe betrug zwischen 0,5 und 0,8 m bei Urankonzentrationen der wäßrigen Lösungen von 300 g U pro Liter, die Ausbeute bei 3 bis 4 Stufen über 99,9 0/0.
• Patentansprüche: 1. Extraktionskolonne zur Flüssig-Flüssig-Extraktion, bestehend aus einem senkrecht stehenden zylindrischen, mit Zu- und Abläufen für die Flüssigkeiten versehenen Rohr, in dem Mischer in Abständen an einem zentralen Haltestab befestigt sind, der mit einem den Haltestab auf und ab bewegenden Antrieb verbunden ist, d a d u r c h gekennzeichnet, daß der Haltestab (2) zusätzlich mit einem ihn drehenden Antrieb (11) im Eingriff steht.

Claims (1)

1. 2. Extraktionskolonne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischer als Flügelräder mit einem bestimmten Anstellwinkel der Flügel ausgebildet sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Chemie-Ingenieur-Technik, 33 (1961), S. 534.