DE2136397B2

DE2136397B2 - Phasenscheider für Flüssig-Flfissig-Extraktoren

Info

Publication number: DE2136397B2
Application number: DE2136397A
Authority: DE
Inventors: Erhard 6052 Muehlheim Kraus; Hans-Martin Dipl.-Ing. 6000 Frankfurt Stoenner
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1971-07-21
Filing date: 1971-07-21
Publication date: 1980-08-14
Also published as: CA989749A; US3820954A; FR2146711A6; BE786613R; ES405008A1; DE2136397C3; AU4438272A; ZA724381B; AU474657B2; GB1378911A; DE2136397A1

Description

Das Hauptpatent 20 20 305 betrifft einen 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, wobei jedem Kasten ein Zulauf für das zu trennende Phasengemisch zugeordnet ist und wobei der Ablauf an einer geschlossenen Kante eines jeden Kastens auf dessen Höhe im umgebenden Abscheideraum mündet.

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

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kästen mindestens in der Längsrichtung gleichgroße Grundflächen haben und übereinander angeordnet sind und daß der Zulauf über eine kastenauswärts geneigte Zulaufwand 2 erfolgt und die Ablaufwehre 5 kasteneinwärts geneigt sind.

Dadurch wird einerseits erreicht, daß der Zulaufmischung eine Einfüllöffnung geboten wird, und andererseits vermieden, daß die austretende Phase auf dem Austrittswehr des benachbarten Kastens einen Staudruck ausüben kann und so die Höhenlage der Mischühase in diesem Kasten verändert.

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

Die Zulauföffnungen an den Kästen sind vorzugsweise als nach außen geneigte Wände der Kästen ausgeführt und weisen gegen die geschlossenen Kästen (von Wannenform) 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 geschlossenen Kästen (von Wannenform) 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 2^r> durch Abiauf 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. «ι Die Kästen sind im Gehäuse im wesentlichen so angeordnet, daß die geschlossenen Kästen (von Wannenform) angenähert horizontal angeordnet sind. 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 eine größere Schichtdicke der reinen schwereren Phase. Die zweckmäßige Neigung der Großflächen gegen die Horizontale ist im allgemeinen kleiner als 15°. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Kästen quer zu ihrer Längsrichtung stufenförmig gegeneinander versetzt sind und die Längsseite eines Kastens über der Kastenöffnung 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 den offenen Kästen (von Wannenform) 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 zum benachbarten Kasten und den nachfolgenden Kästen abläuft, während aus jedem Kasten eine abgetrennte reine Phase durch das bo 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 h5 aufgegeben werden, gegebenenfalls zusätzlich zu der auf den obersten bzw. untersten Kästen aufgegebenen Hauptmenge. Auf diese Weise können die auf den einzelnen Böden bestehenden Flächenbelastuneen ver-

ändert und gegeneinander abgeglichen werden.

Eine vorzugsweise, erfindungsgemäß verbesserte Vorrichtung besteht darin, daß die Kästen gleichgroße Grundflächen haben und 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 Ausführungsform kann eine der beiden Seiten, die nicht mit geneigten Kauten versehen sind, unmittelbar an die Gehäusewand anschließen, mit dieser zusammenfallen oder auch durch diese ersetzt werden.

Bei dieser Ausführungsform wird die auswärts geneigte Kante der Einlaufwand eingeschnitten bzw. mit Einschnitten versehen, damit überschüssiges Phasengemisch an dieser Kante überlaufen kann. Die oberhalb und 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. 2^r>

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

Um turbulente Strömungen im Abscheideraum außerhalb der Kästen zu vermindern, werden zweckmäßig die über die Einlauföffnungen und die Ablaufwehre hinausragenden Restflächen der Längswände stehengelassen, so daß sie über das Begrenzungswehr in das Gehäuse ragen. Hs kann vorteilhaft sein, sie mit den in vertikaler Richtung anschließenden Restflächen der benachbarten Kästen fest zu verbinden.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen kastenförmigen Einbauten kann die Phasentrennung so vervielfacht werden, daß ein Abscheider je nach Ablauf 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 vorschieden großer Kästen bei einer Gehäuseform nur eine einheitliche Form und Größe zur Anwendung kommt, gleiches gilt für die Ausgestaltung w 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. v·,

Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in den F i g. 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 Sbezeichnet. w>

Fig. 1 ist ein vertikaler Schnitt in Strömungsrichtung des Phasengemisches durch drei übereinander angeordnete Kästen der oben offenen Wannenform;

F i g. 2 ist ein vertikaler Schnitt entlang der Linie A-A in F i g. I; tvi

Fig. 3 ist ein horizontaler Schnitt entlang der Linie ß-ßin Fig. 1.

Die in den F i g. I bis 3 dargestellten Kästen stehen für eine Gruppe, die eine Vielzahl von Kästen, bis über 30, enthalten kann. Die oben offenen Kästen (von Wannenform) haben eine einen Boden bildende geschlossene Fläche 3, die nach außen geneigte Zulaufwand 2, die unter der Einlaufrinne 1 angeordnet ist und die als Ablaufwehr 5 ausgebildete und kasteneinwärts geneigte Wand 5 und die vertikalen Seitenwände 9 und 10, die an den Gehpusewänden 11 und/oder 12 anliegen können. Vorteilhaft wird jedoch ein so großer Abstand zwischen einer Längswandseite 9 oder 10 und der entsprechenden Gehäusewand 11 oder 12 eingehalten, daß die reine leichte Phase zum Sammelraum 8 der leichten Phase strömen kann.

Die Zulaufwand 2 ist zur Einlaufrinne 1 hin geneigt, gegen die geschlossene Fläche 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 Ablaufwehr 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 von der geschlossenen Fläche 3 des darüberliegenden Kastens bis in die schwere Phase hineinreichend so angeordnet, daß die reine schwere Phase 5 vor dem Ausfließen aus dem Kasten durch den zwischen der geschlossenen Fläche 3 und dem Begrenzungswehr 4 geschaffenen Spalt hindurchfließen muß und die reine schwere Phase vor dem Ablaufwehr 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 den 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 Zulaufwand 2 in den Kasten eindringen kann, während überschüssige Mäschphasenmengen über den Rand der Zulaufwand 2 ablaufen und über die Einlaufrinne 1 dem nächst tieferen Kasten aufgegeben werden. Dazu wird die Einlaufrinne 1 breiter ausgebildet als die Einschnitte in der Zulaufwand 2 breit sind und reicht über den Rand des benachbarten Kastens.

In den F i g. 2 und 3 ist die funktionell Zuordnung der Einlaufrinne 1 zu den Einschnitten 7 der Zulaufwand 2 dargestellt. Die Einlaufrinne 1 weist dazu entsprechend hohe Ränder auf und reicht bis über die schräggestellte Zulaufwand 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/jder 10 entweichen und in der umgebenden leichten Phase L aufgehen. Die Seitenwände 9 und 10 sind vorteilhaft langer als die geschlossene Fläche 3 und ragen einerseits über die Zulaufwand 2 und andererseits über das Ablaufwehr 5 mit den Restflächen 6 in das Abscheidergehäuse und geben somit eine gute Führung

für die reine Phase im erstgenannten und die Mischphase im zweiten Fall. Die Restflächen 6 werden »seitliche Leitflächen« genannt.

Unterhalb der sich im Abscheider ausbildenden Grenzflächen zwischen der leichten Phase L und der schweren Phase 5, d. h. im Bereich der schweren Phase, werden die gleichen Kästen, jedoch samt Einlaufblech, um 180° gedreht, als nach unten offene Hauben, ausgebildet.

Die erfindungsgemäßen Kastenformen lassen sich in sehr einfacher Weise und serienmäßig aus Blechtafeln herstellen. Dazu wird das Grundblech von den äußeren Rändern her in Abständen der Bodenabstände in Längsrichtung von den Querseiten eingeschnitten, auf einer Seite, die für die Zulaufwand 2 vorgesehen ist, mit einem flachen und nur über einen Abschnitt der Seite reichenden Ausschnitt — dem Einschnitt 7 — versehen. Die Zulaufwand 2 und das Ablaufwehr 5 werden hoch-

und umgebogen und das Begrenzungswehr 4 auf der Unterseite des Bodens dichtend angeschweißt, je nach dem gewünschten Einsatz des Kastens werden auf den hochgebogenen Rändern der Seiten 9 und/oder 10 der Eingriffstelle des künftigen Begrenzungswehres 4 in Richtung zu Zulaufwand 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 verbleibenden Reststücke der Seiten 9 und 10, insbesondere die Restflächen 6, die vom Begrenzungswehr 4 bis weit über das Ablaufwehr 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. 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, wobei jedem Kasten ein Zulauf für das zu trennende Phasengemisch zugeordnet ist und wobei der Ablauf an einer geschlossenen Kante eines jeden Kastens auf dessen Höhe im umgebenden Abscheideraum mündet nach Patent 20 20 305, dadurch gekennzeichnet, daß die Kästen mindestens in der Längsrichtung gleichgroße Grundflächen haben und übereinander angeordnet sind t_nd daß der Zulauf über eine kasienauswärts geneigte Zulaufwand (2) erfolgt und die Ablaufwehre (5) kasteneinwärts geneigt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kästen Einschnitte (7) an den kastenauswärts geneigten Wänden (2) aufweisen.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Ablaufwehr (5) an der geschlossenen Fläche (3) des benachbarten Kastens und über die ganze Seitenlange der mit einem Ablaufwehr (5) versehenen Seite ein Begrenzungswehr (4) fest angeordnet ist, das bis in die ablaufende Phase hineinreicht.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (9,10) über die Zulaufwand (2) und das Ablaufwehr (5) in das Gehäuse ragend, gegebenenfalls miteinander verbunden, seitliche Leitflächen (6) ergeben.