DE2020305C3 - Phasenschelder für Flüssig-Flüssig-Extraktoren - Google Patents

Description

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Vorrichtungen zur Zerlegung flüssiger Stoffgemische durch Extraktionen mit einem geeigneten Lö- sungsmittel sind vorzugsweise mehrstufige Gegenstromsysteme, deren einzelne Stufen aus einer Mischzone und einer Trennzone, im technischen Sprachgebrauch Mischer und Abscheider (Mixer-Settler) bestehen.

In der Mischzone wird meist unter Zuführung mechanischer Energie eine innige Verteilung des flüssigen Stoffgemisches und des mit diesem nicht oder nur begrenzt mischbaren Extraktionsmittels ineinander herbeigeführt, In der Trennzone erfolgt eine möglichst <■·> vollständige Trennung dieses Gemisches in die reinen Phasen. In dem mehrstufigen Gegenstromsystem werden auf diese Weise die mit löslichen Stoffen fortschreitend sich anreichernde Extraktphase und die an löslichen Stoffen fortschreitend verarmende Raffinatphase mehrfach in Berührung gebracht, wobei an der Eintrittseite des reimen Lösungsmittels von darin löslichen Stoffen freies Raffinat entnommen und einige Stufen vor der Austrittseite der angereicherten Extraktphase das zu zerlegende flüssige Stoffgemisch eingeführt werden.

Die Durchmischung von zu extrahierendem flüssigen Gemisch und Lösungsmittel bzw. von Extraktphase und Raffinatphase in den Mischern läßt sich durch entsprechenden Aufwand an mechanischer Energie beschleunigen und intensivieren.

Die Entmischung der Extraktphase und der Raffinatphase in den Abscheidern hängt im wesentlichen von der Dichtedifferenz zwischen beiden Phasen ab. Sie ist der langsamste Vorgang im ganzen Extraktionsprozeß und bestimmend für die Durchsatzleistung der Anlagen.

Ein Maß für die Wirksamkeit eines Abscheiders ist die Abscheidebelastung, definiert als maximal erreichbarer stündlicher Durchsatz an Phasengemisch je m² Abscheidergrundfläche.

Insbesondere wenn ein Phasengemisch z.B. wegen wenig differierender Dichten der beiden Phasen nur eine geringe Abscheiderbelastung erlaubt, dann resultieren daraus eine große Abscheidergrundfläche und somit ein großer Platzbedarf für die Abscheider und damit auch für die ganze Anlage. Dieser Platzbedarf nimmt mit dem von der Extraktionsanlage geforderten stündlichen Durchsatz zu.

Es ist bekannt, die Phasentrennung in einem Abscheider durch den Einbau von ebenen, gewellten oder gezackten horizontalen oder geneigten Platten in den leeren Abscheiderraum zu beschleunigen (DT-PS 658300; DT-AS 1243645). Zum gleichen Zweck werden auch Füllungen des Abscheideraumes mit scharfkantigen Körpern verwendet. Schließlich ist auch bekannt, die Phasentrennung in Abscheidern durch Anlegen elektrischer Felder zu beschleunigen (DT-OS 1519830).

Einbauten aus parallelen horizontalen Platten haben sich bei der Abscheidung einer kleinen Dispersionsphase aus einei ungleich größeren Kontinuitätsphase gut bewährt, z.B. bei der Trocknung von Mineralölen durch Abscheidung von fein verteilten Wassertiröpfchen als kohärente Phase oder im umgekehrten Fall der Abscheidung feiner öltröpfchen aus Abwasser. In diesen Fällen ist von einem Verhältnis von Kontinuitätsphase zur Dispersionsphase von 100 bis über 1000 zu 1 auszugehen.

Es ist aber auch bekannt, daß bei kleineren Phasenverhältnissen von etwa 20:1 bis 1:1, von denen man in Extraktionsprozessen ausgehen muß, die Wirksamkeit solcher Platteneinbauten schlechter wird.

Im leeren Abscheider bildet das eingeführte Phasengemisch eine Mittelschicht, aus der sich eine obere Schicht von reiner leichter Phase und eine untere Schicht aus reiner schwerer Phase abtrennen. Alle drei Schichten erstrecken sich über den Abscheidequerschnitt. Für die Phasentrennung zwischen horizontalen Platten können nur die Platten wirksam sein, die in der Mittelschicht liegen, während die in den reinen Phasen liegenden Platten wirkungslos sind. Die Wirksamkeit der Platten in dem Phasengemisch wird weiter vermindert, wenn sich das Phasengemisch seitlich außerhalb der Platten ausbreiten kann. Erstrecken sich die Platten an der Eintrittsseite des Abscheiders über den Behälterquerschnitt, dann muß der Abscheider anschließend einen freien Raum enthalten, in dem die Entmischung zu den beiden reinen Phasen erfolgen kann. Eine Verminderung der Abscheidergrundfläche ist auf diese Weise nicht zu erreichen.

Weitere Abscheider zur Zerlegung flüssiger Stoffgemische durch Lösungsmittelextraktion sind aus Angew. Chem. 71 (1959), Seite 505, Abb. 6, und aus denDT-AS 1156383, Fig. 7, und 1209995 bekannt.

Diese Veröffentlichungen betreffen Vorrichtungen zur kontinuierlichen Extraktion von Flüssigkeiten mit Flüssigkeiten, also Solvent-Extraktoren, und zwar speziell mehrstufige Extraktoren, die in jedej Stufe eine Mischkammer und eine Abscheidekammer enthalten. Im internationalen Sprachgebrauch hat sich für diesen Extraktortyp die Bezeichnung »mixer-settler system« eingeführt.

Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist ein Phasenscheider für Flüssig-Flüssig-Extraktoren vom Mischer-Abscheider-Typ.

Die Erfindung richtet sich also auf die spezielle Ausgestaltung der Abscheidekammern (settler) in solchen Extraktoren, in denen die Scheidung des in den Mischkammern (mixer) jeweils erzeugten Pbasengemisches in die reinen Phasen erfolgt. Die Be- zeichnung »Phasenscheider« wurde gewählt, weil Vorrichtungen zur Trennung von flüssigen Phasengemischen auch in anderen technologischen Bereichen Anwendung finden, z.B. in der Abwasserentölung oder der Trocknung von Mineralölen. »5

Die in der vorliegenden Anmeldung als »Phasenmischer« bezeichneten Abscheidekammern oder Absetzkammern sind in der Fig. 7 der DT-AS 1156383 mit den Bezugszeichen 22 bis 25 beziffert. In der Fig. 6 des Aufsatzes aus Angew. Chem. 71, 505 (1959) sind diese Kammern mit 1 bis 5 beziffert. In der DT-AS1209995 stellen die unbezifferten Figuren verschiedene Anordnungen mehrerer Abscheidekammern zueinander dar, wie den Legenden zu entnehmen ist.

In allen drei Entgegenhaltungen sind die als Phasenscheider dienenden Abscheide- oder Absetzkammern als leere, d.h. von die Phasentrennung fördernden Einbauten freie Räume dargestellt, und in den Beschreibungen ist nichts darüber zu lesen, daß die Abscheidekammern irgendwelche Einbauten enthalten sollen oder können.

Ein weiterer Separator ist durch die US-Patentschrift 1176775 bekannt geworden. Der in dieser US-Patentschrift 1176775 beschriebene Separator enthält als Einbauten einen Stapel übereinander angeordneter offener Kästen (11), von denen jeder einen kaminartigen Durchlaß 13 für vom nächsttieferen Kasten aufsteigende leichte Phase und eine Auslaßöffnung für im Kasten abgesetzte schwere Phase auf- so weist. Von diesen Auslaßöffnungen führen Rohre 16 abwärts und münden kurz über dem Boden des Abscheidergehäuses. Die Zuleitung des zu trennenden Phasengemisches (18) liegt oberhalb der Phasengrenzfläche (17 in Fig. 2) und unterhalb des untersten Kastens (11), also in einem von Einbauten freien Bereich der leichten Phase, und die Rohre 16 münden im Abscheidebereich der reinen schweren Phase unterhalb der Phasengrenzfläche 17.

Von dieser bekannten Vorrichtung unterscheidet sich der erfindungsgemäße Phasenscheider darin, daß jedem Kasten ein Zulauf für das zu trennende Phasengemisch zugeordnet ist, und daß der Auslauf an einer geschlossenen Kante des Kastens in dessen Umgebung, d.h. im Niveaubereich des Kastens, mündet.

Zum funktionellen Unterschied zwischen der bekannten Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Separator ist folgendes zu sagen:

In der bekannten Vorrichtung liegen alle Abscheiderkästen 11,12 im Bereich der bereits abgetrennten leichteren Phase. Die Zuführung des zu zerlegenden Phasengemisches erfolgt unterhalb des untersten Kastens, aber oberhalb der Grenzfläche zwischen den beiden getrennten Phasen, also ebenfalls im Bereich der abgetrennten leichteren Phase. Die Phasentrennung muß dabei im wesentlichen außerhalb der Kästen 11 und 12 erfolgen, so daß in den Kästen nur noch eine Nachklärung der leichteren Phase erfolgt. Die bei dieser Nachklärung abgeschiedenen Teile der schweren Phase sammeln sich auf den Böden der Kästen 11 und werden von diesen in den Fallrohren 16 in den Abscheideraum der schweren Phase abgeleitet. Dabei soll vermieden werden, daß die einmal getrennten Phasen wieder miteinander und mit dem Phasengemisch in Berührung kommen.

Die Erfindung geht davon aus, daß die Gefahr einer Redispergierung der beiden schon getrennten Phasen vergleichsweise gering ist, daß es aber wichtig ist, das zu trennende Phasengemisch im Phasenscheider in eine möglichst große Anzahl von Schichten geringer Dicke aufzuteilen, in denen die Fallhöhe für die sich bildenden Tropfen der schweren Phase bis zu einer zusammenhängenden Flüssigkeitsschicht der schweren Phase möglichst klein ist. Die auf dem Boden eines jeden Kastens gesammelte schwere Phase kann durch eine öffnung in einer Kante des Kastens ablaufen und fällt als Fadenströmung oder als rasche Folge dicker Tropfen durch die den Kasten umgebende Flüssigkeit, die aus abgetrennter leichter Phase oder aus Phasengemisch bestehen kann, in den Abscheidebereich der schweren Phase.

Dieser mit dem bekannten Separator nicht vergleichbare Sachverhalt ist in den Fig. 1 und 2 der vorliegenden Erfindung dargestellt. An diesen Figuren werden auch die wichtigsten Unterschiede deutlich, nämlich

a) daß jedem Kasten Phasengemisch zugeführt wird (9 in Fig. 1) und

b) daß abgetrennte schwere Phase aus jedem Kasten in die umgebende Flüssigkeit ausläuft.

Die erfindungsgemäße Umkehrung dieses Prinzips, bei der aus nach unten offenen Kästen, »Hauben«, die leichte Phase angesammelt wird (vergl. Fig. 3 und 4), erscheint bei der bekannten Vorrichtung gemäß der US-Patentschrift 1176775 nicht möglich.

Es wurde gefunden, daß sich die Phasentrennung in den Abscheidern von Extraktionsanlagen wesentlich beschleunigen läßt, wenn man die Einbauten so gestaltet, daß das Phasengemisch in eine Vielzahl von Schichten unterteilt wird, aus denen die leichte und/ oder die schwere Phase sich abtrennen und ihren Sammelräumen zufließen können.

Solche geeignete Einbauten bestehen aus flachen Kästen, die übereinander im Abscheiderraum angeordnet sind, und denen Phasengemisch zugeleitet wird, und aus denen die abgetrennten reinen Phasen durch Überlaufwehre und bzw. oder Unterlaufwehre abgeleitet werden können.

Gegenstand der Erfindung ist ein Phasenscheider für Flüssig-Flüssig-Extraktoren vom Mischer-Abscheider-Typ mit einer Zuleitung für Phasengemisch, mit Ableitungen für die getrennten reinen Phasen und mit die Phasentrennung fördernden Einbauten aus flachen, offenen, übereinander angeordneten Kästen, die durch eine öffnung an einer geschlossenen Kante in einem Ablauf münden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß jedem Kasten ein Zulauf für das zu trennende Phasengemisch zugeordnet ist, und daß der Ablauf an einer geschlossenen Kante eines jeden Kastens auf dessen Höhe im umgebenden Abscheideraum mündet.

Die Auslauföffnungen an den Kästen sind vorzugsweise als Wehre ausgeführt. Diese Kästen sind vorzugsweise rechteckig und können gleichgroße oder verschiedene Grundfläche haben. Sie können übereinander angeordnet sein. Das zu trennende Phasengemisch wird dann jedem Kasten durch eine besondere Zuleitung aufgegeben, und aus jedem Kasten laufen die getrennten reinen Phasen ab.

Die kastenförmigen Einbauten können im Abscheider ir den Bereichen der leichten Phase wie der schweren Phase in einer Gruppe oder in mehreren Gruppen angeordnet werden, d. h. oberhalb wie unterhalb des durch den Ablauf der reinen schweren Phase eingestellten Grenzflächenniveaus. Die nach oben offenen Kästen der Wannenform werden nur im Bereich der leichten Phase, die nach unten offenen Kästen der Haubenform nur im Bereich der schweren Phase verwendet.

Die als nach oben offene Wannen oder als nach unten offene Hauben ausgebildeten Kästen können in der Horizontalen in einer Richtung oder in zwei Richtungen gegeneinander versetzt sein, so daß mindestens eine Seite eines Kastens über oder unter der offenen Fläche eines benachbarten Kastens verläuft. Diese Seite wird niedriger gehalten als die anderen oder mit Einschnitten an der freien Kante versehen, damit Phasengemisch an dieser Kante überlaufen kann. Bei dieser kaskadenartigen Anordnung der Kästen wird das zu trennende Phasengemisch vorzugsweise den obersten oder untersten Kästen im Überschuß aufgegeben, so daß ein Teil zum benachbarten Kasten und den nachfolgenden Kästen abläuft, während aus jedem Kasten eine abgetrennte reine Phase durch das Unterlauf- oder Überlaufwehr abfließt, nämlich die leichte Phase aus den unten offenen Hauben, bzw. die schwere Phase aus den oben offenen Wannen. Bei dieser Ausführungsform kann jedoch das zu trennende Phasengemisch auch mehreren Kasten einer Kaskade aufgegeben werden, gegebenenfalls zusätzlich zu der auf den obersten bzw. untersten Kasten aufgegebenen Hauptmenge. Auf diese Weise können die auf den einzelnen Böden bestehenden Flächenbelastungen verändert und gegeneinander abgeglichen werden.

Die Kästen sind im Gehäuse des Phasenscheiders im wesentlichen horizontal angeordnet, so daß die geschlossene Großfläche eines jeden Kastens den Boden der oben offenen Wannenform bzw. die Decke der unten offenen Haubenform bildet. Es kann jedoch von Vorteil sein, den Kästen eine leichte Neigung in einer Richtung oder in zwei Richtungen zu erteilen.

Die Neigung eines Kastens in der Strömungsrichtung des Phasengemisches zum Ablaufwehr der reinen Phase bewirkt, daß sich die reine Phase vor dem Wehr zu einer größeren Höhe anstaut als ihrer Schichtdicke im horizontal angeordneten. Kasten entspricht.

Die Neigung eines Kastens quer zur Strömungsrichtung des Phasengemisches kann bewirken, daß die Kante der über der offenen Fläche des folgenden Kaitens liegenden Seite des Kastens niedriger (bei der iVannenform) bzw. höher (bei der Haubenform) liegt ils die anderen Kanten und dadurch zum Überlauf bzw. zum Unterlauf wird. Die in beiden Fällen zweckmäßige Neigung wird einen Winkel von 15° im allgemeinen nicht überschreiten, so daß die Anordnung der Kästen im wesentlichen horizontal bleibt. Ablauföffnungen oder Wehre am Rand der geschlossenen Flächen einerseits und Überlaufkanten bzw. Unterlaufkanten an den offenen Flächen andererseits werden zweckmäßig nicht an der gleichen Seite, sondern an gegenüberliegenden Seiten oder vorzugsweise an benachbarten Seiten eines Kastens angeordnet.

Der Innenraum des Abscheiders kann mit solchen Kästen oder Kastengruppen weitgehend ausgefüllt werden. Dabei werden oberhalb und unterhalb sowie ¹S seitlich der Einbauten vergleichsweise kleine Sammelräume für die reinen Phasen freigehalten. Bei einzelnen Gruppen der Kästen oder bei allen Kästen kann eine Seitenwand mit der Gehäusewand zusammenfallen bzw. durch diese ersetzt werden. ^ao Mit Hilfe der erfindungsgemäßen kastenförmigen Einbauten kann die Phasentrennung so beschleunigt werden, daß ein Abscheider mit diesen Einbauten gegenüber einem Abscheider mit leerem Innenraum, bezogen auf die gleiche Durchsatzleistung, nur 20 bis »5 40% von dessen Grundfläche benötigt.

Diese Wirkung eines mit den erfindungsgemäßen kastenförmigen Einbauten ausgestatteten Abscheiders beruht darauf, daß das Phasengemisch durch Verteilung auf die Kästen in eine Vielzahl von vergleichsweise dünnen Schichten aufgeteilt wird, aus denen sich bildende Tröpfchen von leichter und schwerer reiner Phase nur kurze Wege zurückzulegen haben, um in die reinen Phasen zu gelangen, und daß die Abscheidergrundfläche mit Hilfe der Kästen vervielfacht werden kann.

In den Figuren sind einige Ausführungsformen der erfihdungsgemäßen Einbauten und einiger damit ausgestatteter Phasenscheider beispielsweise und schematisch dargestellt. In allen Figuren sind das zu trennende Phasengemisch mit M, die reine leichte Phase mit L und die reine schwere Phase mit 5 bezeichnet. In den Fig. 1 bis 12 sind übereinstimmende Teile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 ist ein vertikaler Schnitt in Strömungsrich-

tung des Phasengemisches durch zwei übereinander angeordnete Kästen der oben offenen Wannenform; Fig. 2 ist ein vertikaler Schnitt entlang der Linie

A-A in Fig. 1;

Fig. 3 ist ein vertikaler Schnitt in Strömungsrichtung des zu trennenden Phasengemisches durch zwei übereinander angeordnete Kästen der unteren offenen Haubenform;

Fig. 4 ist ein vertikaler Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 3;

Fig. 5 ist ein vertikaler Schnitt durch vier übereinander angeordnete und in beiden horizontalen Richtungen gegeneinander versetzte Kästen der Wannenform in Richtung vom Zulauf des Phasengemisches zum Ablauf der schweren Phase; 6« Fig. 6 ist ein vertikaler Schnitt entlang der Linie C-C in Fig. 5;

Fig. 7 ist ein vertikaler Schnitt durch drei übereinander angeordnete und in den beiden horizontalen Richtungen gegeneinander versetzte Kästen der Haubenform in Richtung vom Zulauf des Phasengemisches zum Ablauf der leichten Phase;

Fig. 8 ist ein vertikaler Schnitt entlang der Linie D-D einer der Fig. 7 etwa entsprechenden Anord-

nuiig;

Fig. 9 ist ein vertikaler Längsschnitt durch einen mit den erfindungsgemäßen Einbauten ausgestatteten Abscheider;

Fig. 10 ist der zugehörige vertikale Querschnitt entlang der Linie E-E in Fig. 9;

Fig. 11 ist ein vertikaler Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform eines mit den erfindungsgemäßen Einbauten ausgestatteten Abscheiders;

Fig. 12 ist der zugehörige vertikale Querschnitt entlang der Linie F-F in Fig. 11.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Kästen stehen für eine Gruppe, die eine Vielzahl von Kästen, bis über 20, enthalten kann. Die Kästen haben eine oben offene Fläche 1, die durch einen Boden geschlossene Fläche 2, und Wände 3, 4, 5, 6. Eine am Rand der geschlossenen Fläche liegende Austrittsöffnung 7, die hier in der Kante mit der Wand 3 liegt, mündet in dem Überlaufwehr 8. An der dem Wehr gegenüberliegenden Wand 4 ist eine Zuleitung 9 für Phasengemisch etwa in halber Höhe eingeführt. Aus dem durch dieses eingeführte Phasengemisch M trennen sich auf dem Weg zum Überlaufwehr 8 die reinen Phasen L und 5 ab. Die schwere Phase 5 sammelt sich am Boden zu einer Höhe an, bei der sie an der Kante des Überlaufwehrcs 8 in großen Tropfen oder in Faden abfließt. Dir leichte Phase kann durch die Öffnungen 10 zwischen den mit einem Abstand angeordneten Kästen entweichen und in der umgebenden leichten Phase L aufgehen. Die oben offenen Kästen der Wannenform gemäß den Fig. 1 und 2 werden im Abscheidergehäuse oberhalb der zwischen den reinen Phasen sich ausbildenden Grenzfläche angeordnet.

In den Fig. 3 und 4 sind Kästen der unten offenen Wannenform dargestellt. Sie werden im Abscheidergehäuse unterhalb der zwischen den reinen Phasen sich ausbildenden Grenzfläche angeordnet. Die Fig. 3 und 4 sind aus den Fig. 1 und 2 dadurch herleitbar, daß jeder Kasten um die durch die Seiten 4 und 3, mit dem Zulauf 9 und dem Ablauf 8 gehende Achse um 180° gedreht wird. Deshalb sind in den Figuren die gleichen Bezugszeichen eingesetzt.

Die Fig. 5 und 6 zeigen eine Gruppe von Kästen der Wannenform, die sowohl bezüglich der Wand mit dem Überlaufwehr, als auch bezüglich einer benachbarten Wand gegeneinander versetzt sind. Dadurch liegen die Kästen erstens an den Zulaufseiten so weit offen, daß die Zuleitungen für die Mischphase darüber münden können und nicht durch die Wand eingeführt werden müssen.

Durch das seitliche Versetzen der Kästen verläuft zweitens auch eine dem Überlaufwehr benachbarte Wand über der offenen Seite des nächst niedrigeren Kastens.

Diese Wand wird etwas niedriger gehalten als die anderen Wände, so daß sie als Überlauf für im Überschuß aufgegebenes Phasengemisch dienen kann. Bei dieser Ausführungsform kann es von Vorteil sein, das Phasengemisch allen oder mehreren Kästen durch regelbare Zuleitungen aufzugeben, um für jeden Kasten die optimale Belastung einzustellen. Oft genügt es jedoch, das Phasengemisch allein dem obersten Kasten aufzugeben.

In den Fig. 7 und 8 ist eine aus Kästen der Haubenform bestehende Gruppe dargestellt, in der die Kästen ebenfalls treppenförmig in 1 oder 2 horizontalen Richtungen gegeneinander versetzt sind.

Diese beiden Figuren sind in der an Hand der Fig. 1

bis 4 beschriebenen Weise aus den Fig. 5 und 6 herleitbar. Eine zusätzliche Modifikation besteht darin, daß auch die Wand 4 an der Einlaufseite niedriger gehalten ist und als Überlauf für das Phasengemisch dienen kann. Hier ist eine Zuleitung des Phasengemisches nur für den untersten Kasten vorgesehen. Die übrigen Kästen erhalten Phasengemisch aus dem Unterlauf des voraufgehenden Kastens.

In den Fig. 9 und 10 ist ein mit den erfindungsgemäßen Einbauten ausgestatteter Abscheider dargestellt, bei dem oben offene Kästen der Wannenform im Abscheidebereich der leichten Phase angeordnet sind.

Im Gehäsue 20 sind die Kasten 21 derart angeordnet, daß die Wände der Einlaufseiten mit einer Stirnwand 22 zusammenfallen. Für jeden Kasten ist eine Zuleitung 23 für Phasengemisch vorgesehen, die durch die Stirnwand des Gehäuses etwa in halber Höhe des Kastens mündet und die durch ein Ventil oder eine Blende eingestellt wird. Die Zuleitungen 23 werden aus einer Sammelleitung 24 gespeist. An der gegenüberliegenden Stirnseite 25 sind die Ableitungen 26 fur die reine leichte Phase und 27 für die schwere Phase angeordnet. Die letztere ist siphonartig

»5 höhenverstellbar ausgebildet, um die Lage der Grenzschicht 28 zwischen den getrennten Phasen einstellen zu können.

In dieser Ausfuhrungsform sind die Kästen verschieden lang, um eine Staffelung der Überlaufwehre zu erreichen. In ihren Längsrichtungen sind die Kästen übereinander angeordnet, wie auch in Fig. 2 dargestellt.

Die in den Fig. 11 itnd 12 dargestellte Ausfuhrungsform eines Abscheiders hat ein zylindrisches Gehäuse 30. An der Stirnseite 31 ist durch eine Trennwand 32 eine Einlaufkammer 33 abgeteilt, der durch die Leitung 34 das zu trennende Phasengemisch zugeführt wird. In diese Trennwand 32 sind kalibriei te Rohre 35 eingesetzt, aus denen den Kästen 36 und

*o 37 die der optimalen Flächenbelastung entsprechende Menge Mischphase zufließt.

Die Kästen sind in der an Hand der Fig. 7 und 8 beschriebenen Weise in zwei horizontalen Richtungen gegeneinander versetzt, und der Abscheider enthält

♦5 Kästen der Wannenform 36 und der Haubenform 37. An der Stirnseite 38 sind die Abläufe 39 für reine leichte Phase und 40 für schwere Phase angeordnet, wobei der letztere, ähnlich wie in Fig. 9, siphonartig und höhenverstellbar ausgebildet ist, um die zwischen den reinen Phasen sich ausbildende Grenzschicht 41 auf ein Niveau zwischen den Gruppen der Kästen 36 einerseits und 37 andererseits einzustellen.

Die Erfindung sei an Hand eines Ausführungsbeispiels eingehender erläutert:

Beispiel

Aus einer wässerigen schwefelsauren Kupfersalzlösung soll das Kupfer durch ein Lösungsmittel mil ionenaustauschenden Eigenschaften extrahiert werden.

Dabei werden die wässerige Kupfersalzlösung unc

das Lösungsmittel in einem Volumenverhältnis 1:1

• angewendet. Bei einem stündlichen Durchsatz vor 2000 m³ Phasengemisch fallen stündlich je etwa 100(

m³ der reinen Phasen an.

Nimmt man die Phasentrennung in einem von Ein bauten freien Abscheider vor, dann dürfte die Ab scheiderhöhe 1 m nicht wesentlich übersteigen.

709 607 η 61

Bekanntlich nimmt die mögliche Flächenbelastung eines Abscheiders mit der Dicke der Mischphase nicht linear zu, sondern nähert sich einem Grenzwert. Dabei liegt die stärkere Zunahme im Bereich geringer Schichtdicken. Ein von Einbauten freier Abscheider erfordert für den vorliegenden Fall eine Grundfläche von 360 m².

Wird der Abscheider in der erfindungsgemäßen Weise mit 10 Kästen von je 40 nr Grundfläche ausgestattet, dann erfordert der Abscheider bei einer Bauhöhe von 4 m eine Grundfläche von nur 70 m².

Wird der Abscheider in bekannter Weise mit hori-

10

zontalen oder schräg gestellten Platten ausgerüstet dann kann bei einer Vergrößerung der Abscheiderhöhe auf 2 bis 2,5 m die Grundfläche auf 180 bis 26C m² vermindert werden.

Die durch die Erfindung eröffnete Möglichkeit, einen Abscheider zugunsten einer kleinen Grundfläche in die Höhe zu bauen, ergibt sich daraus, daß das zu trennende Phasengemisch in den kastenförmigen Einbauten in eine Vielzahl übereinanderliegender Schichten unterteilt wird, deren Dicke in demjenigen niedrigen Bereich liegen, in dem die Trenngeschwindigkeit mit der Schichtdicke rasch wächst.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Phasenscheider für Flüssig-FIüssig-Extraktoren vom Mischer-Abscheider-Typ mit einer Zu- leitung für Phasengemisch, mit Ableitungen für die getrennten reinen Phasen und mit die Phasentrennung fördernden Einbauten aus flachen, offenen, übereinander angeordneten Kästen, die durch eine öffnung an einer geschlossenen Kante in einem Ablauf münden, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Kasten ein Zulauf für das zu trennende Phasengemisch zugeordnet ist, und daß der Ablauf an einer geschlossenen Kante eines jeden Kastens auf dessen Höhe im umgebenden ¹S Abscheiderauns mündet.

2. Phasenscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Abscheidebereich der reinen leichten Phase oben offene Kästen angeordnet sind.

3. Phasenscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Abscheidebereich der reinen schweren Phase unten offene Kästen angeordnet sind.

4. Phasenscheider nach den Ansprüchen 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kästen in einer Richtung oder in zwei Richtungen gegeneinander versetzt sind.

5. Phasenscheider nach den Ansprüchen 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kästen in Strömungsrichtung des Phasengemisches geneigt sind.

6. Phasenscheider nach den Ansprüchen 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Abscheidergehäuse mehrere Gruppen kaskadenför- mig gegeneinander versetzter Kästen angeordnet sind.

7. Phasenscheider nach den Ansprüchen 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Abscheidergehäuse mindestens je eine Kaskaden- gruppe unten offener und oben offener Kästen angeordnet ist.