DE2136397A1

DE2136397A1 - Phasenscheider fuer fluessig-fluessigextraktoren

Info

Publication number: DE2136397A1
Application number: DE2136397A
Authority: DE
Inventors: Erhard Kraus; Hans-Martin Dipl Ing Stoenner
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1971-07-21
Filing date: 1971-07-21
Publication date: 1973-02-01
Also published as: FR2146711A6; GB1378911A; ZA724381B; AU4438272A; CA989749A; DE2136397C3; BE786613R; ES405008A1; AU474657B2; DE2136397B2; US3820954A

Description

MR¹ ΪAIjLGSLS]-.iA^CiiAiri. LYarifcruri/Maiu, 14, Juni 1Ü7.L

Aktiengesellschaft Or/E V

prov. Nr. 6733 LW 2136397

P h a s e η s c h e i d ε r für Flüssig-Flüssig-Extraktorcn

(Zusats zu P 20 20 305.3)

Die Hauptanmeldung betriff! einen Phasenscheider für Flüssig-Flüssig-Extraktoren vom Mischer-Abscheider-Typ mit einer Zuleitung für Phasengemisch, mit Anleitungen für die getrennten reinen Phasen und mit die PhasentrennuP.g fördernden Einbauten, die aus im wesentlichen horizontal und übereinander angeordneten flachen Kästen bestehen, die an einer Großfläche offen und am Rand der geschlossenen Großfläche mit mindestens einer Ablauföffnung versehen und als Ablaufwehre ausgebildet sind, wobei jedem Kasten ein Zulauf für das zu trennende Phasengemisch zugeordnet ist.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung dieser Vorrichtung, durch die ein gegebener volumetrische^ vorzugsweise quadrischer Abscheiderraum bezüglich der Abscheiderfläche besser ausgenutzt werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kästen mindestens in der Längsrichtung grundriß deckend übereinander angeordnet sind und daß der Zulauf über eine kastenauswärts geneigte Wand erfolgt und die Ablaufwehre kasteneinwärts geneigt sind.

Dadurch wird erreicht, daß dem Zulauf eine E infüll öffnung geboten wird und vermieden, daß die austretende Phase auf dem Austrittswehr des

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benachbarten Kastens einen Staudruck ausüben kann und so «lie Höhenlage der Mischphase in diesem Kasten verändert.

Diese Kästen sind vorzugsweise rechteckig und sollen gleichgroße Grundfläche haben. Sie werden übereinander angeordnet. Das zu trennende Phasengemisch wird dann jedem Kasten über die Einlauf öffnung aufgegeben, und aus jedem Kasten laufen die getrennten Phasen ab, während überschüssige Mischphase über die kastenauswärts geneigte Wand in den benachbarten Kasten abfließt.

Die'Einfüllöffnungen an den Kästen sind vorzvigsweise als nach außen geneigte Wände der Kästen aus geführt und weisen gegen die geschlossene Großfläche des Kastens einen Winkel von mehr als 90° und weniger als 180°, insbesondere einen solchen von 120 bis 150°, insbesondere um 135°, auf.

Die Auslauföffnungen an den Kästen sind vorzugsweise als Wehre ausgeführt und nach dem Kasteninneren geneigt. Sie weisen gegen die geschlossene Großfläche des Kastens einen Winkel von mehr als 0° und weniger als 90°, insbesondere einen solchen von 40 bis 70, insbesondere um 60°, auf.

Die kastenförmigen Einbauten können im Abscheider in den Bereichen der leichteren Phase wie der schweren Phase in einer Gruppe oder in mehreren Gruppen angeordnet werden, d.h. oberhalb wie unterhalb des durch 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.

DJe Kästen sind im Gehäuse im wesentlichen so angeordnet, daß die geschlossene Großfläche eines jeden Kastens angenähert horizontal

angeordnet ist. Es kann jedoch von Vorteil sein, den Kästen eine leichte Neigung mitzugeben. Diese vorgegebene Neigung der Kästen bewirkt eine größere Schichtdicke der reinen leichteren Phase im höheren Teil und im tieferen Teil eüie größere Schichtdicke der reinen schwereren Phase. Die zweckmäßige Neigung der Großflächen gegen die Horizontale ist im allgemeinen kleiner als 15°.

Eine mögliche Art der Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Kästen quer zu ihrer Längsrichtung stufenförmig gegeneinander versetzt sind und die Längsseite eines Kastens über der Kastenöimung des benachbarten Kastens verläuft.

Die als nach oben offene Wannen oder als nach unten offene Hauben ausgebildeten Kästen können in der Horizontalen in einer Richtung gegeneinander versetzt sein, so daß eine Seite eines Kastens über oder unter der offenen Großfläche 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 der kaskadenartigen und der zickzackförmigen Anordnung der Kästen wird das zu trennende Phasengemisch vorzugsweise den obersten und/oder untersten Kästen im Überschuß aufgegeben, so daß ein Teil zürn 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 Kästen einer Gruppe aufgegeben werdenj, gegebenenfalls zusätzlich zu der auf den obersten bzw. untersten Kästen aufgegebenen Hauptmenge. Auf diese Weise können die auf den einzelnen Boden bestehenden Flächenbelastungen verändert und gegeneinander abgeglichen werden.

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Eine vorzugsweise, erfindungsgemäß verbesserte, Vorrichtung bostchi darin, daß die Kästen grundrißdeckend übereinander angeordnet werden und Einschnitte an den kastenauswärts geneigten Wänden 2 aufweisen.

Dadurch kann der Innenraum eines Abscheiders mit derartig angeordneten Kästen besser ausgefüllt werden. Dabei werden oberhalb und unterhalb der Einbauten vergleichsweise kleine Sammelräume für die reinen Phasen freigehalten. Bei dieser Ausfuhr ungs form kann eine der beiden Seiten, die nicht mit geneigten Kanten versehen sind, unmittelbar an die Gehäusewand anschließen, mit dieser zusammenfallen oder auch durch diese ersetzt werden.

Bei dieser grundrißdeckenden Ausführungsforni wird die auswärts geneigte Kante der Einlaufwand eingeschnitten bzw. mit Einschnitten versehen, damit überschüssiges Phasengemisch an dieser Kante überlaufen kann. Die oberhalb oder unterhalb dieser Einschnitte angeordneten Zulaufrinnen verhindern den freien unkontrollierten Ablauf der überschüssigen Mischphase und sichern deren Eintritt in den benachbarten Kasten. Diese Zulaufrinne ist vorzugsweise breiter als der Bereich der Einschnitte.

Um Turbulenzen vor den Ablaufwehren, die eine Phasenvermischung zur Folge haben wurden, zu verhindern oder wenigstens einzuschränken, wird vor dem Ablaufwehr von der Großfläclie des benachbarten höherliegenden Kastens und über die ganze Breite der Ablaufseite ein Begrenzungswehr angeordnet, das bis in die ablaufende Phase hineintaucht.

Um turbulente Strömungen im Abscheidet aum außerhalb der Kästen zu vermindorn, werden zweckmäßig die üb ei* die Einlauf öffnungen und die Ablaufwohre hinausragenden Restfläelien der Länif.svände stehengelas- uen, f.-o daß nie über da« Bpgren/.ung.swuhr in da« (Johäu.-u; raj-on. y.u !.Μ·-!· Vf.--ic ilhait fj.-iti, ::ic mil don in voi iil.alcr Γ,κ hiun;; iini

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ilestflächen der benachbarten Kästen fest zu verbinden.

Mit Hilfe der erfiiiduiigsgemäßen kastenförmigen Einbauten kann die Phasentrennung so vervielfacht werden, daß ein Abscheider je nach Anzahl der eingebauten Kästen gegenüber einem Abscheider mit leerem Innenraum, bei gleicher Durchsatzleistung nur etwa 10 bis 60 % von dessen Grundfläche benötigt. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß statt einer Vielzahl verschieden großer Kästen bei einer Gehäuseform nur eine einheitliche Form und Größe zur Anwendung kommt, gleiches gilt für die Ausgestaltung der die Gehäusewand durchdringenden Zuläufe samt den dazugehörenden Zulaufrinnen. Kästen nach der Erfindung können einfach aus einer entsprechend zugeschnittenen Platte oder einem Blech durch Kanten hergestellt werden.

Eine Ausführungsform der erfindungs gemäßen Vorrichtung ist in den Fig. 1 bis 3 beispielsweise dargestellt. In allen Figuren sind das zu trennende Phasengemisch mit M, die reine leichte Phase mit L und die reine schwere Phase mit S bezeichnet.

Fig. 1 ist ein vertikaler Schnitt in Strömungsrichtung des Phasengemisches durch drei 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 horizontaler Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 1.

Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Kästen stehen für eine Gruppe, die eine Vielzahl von Kästen, bis über 30, enthalten kann. Die Kästen haben eine oben offene Großfläche, die einen Boden bildende geschlossene Großfläche 3, die nach außen geneigte Einlaufwand 2, die unter der Einlaufrinne 1 angeordnet ist und die als Ablaufwehr 5 ausgebildete und kaateneinwärts geneigte Wand 5 und die vertikalen. Seitenwände 9 und 10, die; an dein Gehäuse wänden 1 i und/oder 12 anliegen können,, VortiulIiM'i-. //InI jedoch uin Hu großer Abotand zwischen oinor Lan;*?;·

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wandseite.9 oder 10 und der entsprechenden Gehäusewand 11 oder 12 eingehalten, daß die reine leichte Phase zum Sammelraum, der leichten Phase strömen kann.

Die Einlaufwand 2 ist zur ZuI auf rinne 1 hin geneigt, gegen die geschlossene Großfläche des Kastens weist'sie einen Winkel um etwa 135° auf. Dadurch entsteht eine Öffnung, durch die die zufließende Mischphase in die Kästen eintreten und aufgefangen werden kann. Das Ablauf wehr 5 ist etwa in der gleichen Richtung um 45° geneigt, so daß die ablaufende'reine schwere Phase S abgleiten kann. Durch die gefundene Anordnung wird die reine schwere Phase von den benachbarten tieferen Kästen weggeleitet und kann den Abfluß der reinen schweren Phase aus den darunter angeordneten Kästen nicht durch den etwa entstehenden Staudruck ungünstig beeinflussen.

Vor dem Ablaufwehr 5 der reinen schweren Phase S ist ein Begrenzungswehr 4 über die ganze Seitenbreite 5 von der geschlossenen Großfläche 3 des darüberliegenden Kastens bis in die schwere Phase hineinreichend so angeordnet, daß die reine schwere Phase S vor dem Ausfließen aus dem Kasten durch den zwischen der geschlossenen Großfläche 3 und dem Begrenzungswehr 4 geschaffenen Spalt hindurchfließen muß und die reine schwere Phase vor dem Ablauf wehr 5 staut und damit ein Phasengleichgewicht auf dem Kasten herstellt.

Nachträgliche Korrekturen sind dabei z. B. durch Steilerstellen oder stärkeres Neigen der geneigten Wände je nach oei\ Wichten der Phasen möglich.

Für die gleichmäßige Beaufschlagung der Kästen dient die gegenüber den anderen Kastenwänden niedrigere Zulaufwand 2, da die zulaufende Mischphase nur bis zum Einstellen des Gleichgewichtes über die Einlaufwand 2 in den Kasten eindringen kann, während überschüssige

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Misclipbasenmengen über den Hand der ZulaufVand 2 ablaufen und über die Zulauf rinne 1 dem nächst tieferen Kasten aufgegeben werden. Dazu wird die Zulaiifrinne 1 breiter ausgebildet als die Einschnitte in der Zulaufwand 2 breit sind und reicht über den Rand des benachbarten Kastens.

In den Fig. 2 und 3 ist. die funktioneile Zuordnung der Einlaufrinne 1 au den Einschnitten 7 der Einlaufwand 2 dargestellt. Die Einlaufrinne 1 weist dazu entsprechend hohe Ränder auf und reicht bis über die schräggestellte Einlaufwand 2 des zugeordneten Kastens und soweit unter die Einschnitte 7 des nächsthöheren Kastens, daß die gesamte überschüssige Mischphase M über die Einlaufrinne nur in den nächsttieferen Kasten gelangen kann . ·

Die leichte Phase L kann durch die Öffnungen zwischen den mit einem Abstand übereinander angeordneten Kasten zwischen den Längsseiten 9 und/oder 10 entweichen tind in der umgebenden leichten Phase L aufgehen. Die Seitenwände 9 und 10 sind vorteilhaft langer als die geschlossene Großfläche 3 und ragen einerseits über die Einlaufwand 2 und andererseits über'das Ablaufwehr 5 mit den Restflächen 6 in das Abscheider gehäuse und geben sorait eine gute Führung für die reine Phase im erstgenannten und die Mischphase im zweiten Fall.

Unterhalb der sich im Abscheider ausbildenden Grenzfläche zwischen der leichten Phase L und der schweren Phase S, d.h. im Bereich der schweren Phase, werden die gleichen Kästen, jedoch samt Einlauf blech, um 180° gedreht, als nach unten offene Hauben, ausgebildet.

Die erfindungs gern äßen Kastenformen lassen sich in sehr einfacher Weise "and serienmäßig aus Blechtafeln hersteilen. Dazu wird das Grundblocli X'on den üußere.n Rändern hei· in Abständen der Bodenabstände in JA'uiiis-· richtung von den Querkeil en eingeschnitten, fmi' einer Seite, die iür die. Jiinlauiwand W vorgeiseMüi \\>\_s mil (.inen; ilaclieu und nut· über «.unei· Al;-

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schnitt der Seite reichenden Ausschnitt - dem Einschnitt 7 - versehen. Die Einlauf wand 2 und das Ablaufwehr 5 werden hoch- und urn gebogen und das Begrenzungswehr 4 auf der Unterseite des Bodens dichtend angeschweißt, je nach dem gewünschten Emsatz des Kastens werden auf den hochgebogenen Rändern der Seiten 9 und/oder 10 der Eingriffstelle des künftigen Begrenzungswehres 4 in Richtung zur Einlaufwand 2 hin, aber in der Höhe des Fußpunktes seiner Schräge endend, schmale Streifen ausgeschnitten, die später dem Ablauf der leichten Phase L bei der Wannenform dienen sollen. Die verbleidenden Reststücke der Seiten 9 und 10, insbesondere die Restflächen 6, die vom Begrenzungswehr 4 bis weit über das AMaufwehr 5 reichen, werden mit den entsprechenden Restflächen der darüber-und darunterliegenden Wannen, z.B. durch Anschweißen von Verbindungsstücken, z.B. von Stäben, verbunden, so daß Stapel von Kästen entstehen, die als Ganzes in den Abscheider eingesetzt werden können.

PATENTANSPRÜCHE -9-

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Claims

PATENTANSPRÜCHE .

1) Phasenscheider für Flüscig-Flüssig-Extraktoren vom Mischer-Abscheider·· Typ mit einer Zuleitung für Phasen gemisch, mit Ableitungen für die getrennten reinen Phasen und mit die Phasentrennung fördernden Einbauten, die aus im wesentlichen horizontal und übereinander angeordneten flachen Kästen bestehen, die an einer Großfläche offen und am Rand der geschlossenen Großfläche mit mindestens einer Ablauföffnung versehen und als Ablaufwehre ausgebildet sind, wobei jedem Kasten ein Zulatxf für das zu trennende Phasengemisch zugeordnet ist nach Dt. -PS . .. (Az. P 20 20 305. 8), dadurch gekennzeichnet, daß die Kästen mindestens in der Längsrichtung grundrißdeckend übereinander angeordnet sind und daß der Zulauf über eine kastenauswärts geneigte Wand (2) erfolgt und die Ablaufwehre (5) kasteneinwärts geneigt sind. ·

2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kästen quer zu ihrer Längsrichtung stufenförmig oder abwechselnd gegeneinander versetzt sind und eine Längsseite eines Kastens über oder unter der freien Großfläche des benachbarten Kastens verläuft.

3) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kästen grundrißdeckend übereinander angeordnet sind und Einschnitte an den kastenauswärts geneigten Wänden (2) aufweisen.

4) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeiclmet, daß vor dem Ablaufwehr (5) an der Großfläche (3) des benachbarten Kastens und über die ganze Seitenlänge der mit einem Ablaufwehr versehenen (5) Seite ein Begrenzung»wehr (4) fest angeordnet ist, das bis in die ablaufende Phase hineinreicht.

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5) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände über die Zulaufwand ß) und das Ablaufwehr (5) in das Gehäuse ragend, gegebenenfalls miteinander verbunden seitliche Leitflächen (6) ergeben.

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