DE69410174T2 - Flüssig-flüssig-Kontaktvorrichtung - Google Patents

Flüssig-flüssig-Kontaktvorrichtung

Info

Publication number
DE69410174T2
DE69410174T2 DE69410174T DE69410174T DE69410174T2 DE 69410174 T2 DE69410174 T2 DE 69410174T2 DE 69410174 T DE69410174 T DE 69410174T DE 69410174 T DE69410174 T DE 69410174T DE 69410174 T2 DE69410174 T2 DE 69410174T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
liquid
column
trays
contact device
phase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE69410174T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69410174D1 (de
Inventor
Takashi Nakayama
Hiroshi Sagara
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JGC Corp
Original Assignee
JGC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JGC Corp filed Critical JGC Corp
Application granted granted Critical
Publication of DE69410174D1 publication Critical patent/DE69410174D1/de
Publication of DE69410174T2 publication Critical patent/DE69410174T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D11/00Solvent extraction
    • B01D11/04Solvent extraction of solutions which are liquid
    • B01D11/0426Counter-current multistage extraction towers in a vertical or sloping position
    • B01D11/043Counter-current multistage extraction towers in a vertical or sloping position with stationary contacting elements, sieve plates or loose contacting elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J14/00Chemical processes in general for reacting liquids with liquids; Apparatus specially adapted therefor
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S210/00Liquid purification or separation
    • Y10S210/05Coalescer

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssig-Füssig-Kontaktvorrichtung, insbesondere Verbesserungen von Flüssig-Flüssig-Kontaktvorrichtungen, in denen zwei ineinander unlösliche Flüssigkeiten im Gegenstrom aufgrund des Dichteunterschieds zwischen den beiden Flüssigkeiten kontinuierlich miteinander in Kontakt gebracht werden. Typische Anwendungen der Flüssig-Flüssig-Kontaktvorrichtung sind die Flüssig-Flüssig-Extraktion und die Flüssig-Flüssig-Reaktion, die wichtige Vorgänge in den Bereichen Erdölraffinene, Petrochemie, Kohlechemie, Kernenergienutzung und in vielen anderen verarbeitenden Industriezweigen sind.
  • Gegenstrom-Flüssig-Flüssig-Kontaktvorrichtungen werden in zwei Kategorien eingeteilt: einerseits nichtbewegte Kolonnen, wie z.B. Siebbodenkolonnen, gepackte Kolonnen und Traufenkolonnen, und andererseits mechanisch bewegte oder gepulste Kolonnen, wie z.B. Drehscheibenkolonnen, Oldshue-Rushton-Kolonnen, Pulsationskolonnen und Wechselextraktionskolonnen.
  • Kontaktvorrichtungen der letzteren Art weisen einen hohen Durchmischungsgrad pro Höheneinheit der Vorrichtung auf. Kontaktvorrichtungen dieser Art sind jedoch insofern mit Nachteilen verbunden, als die Gerätekosten hoch sind und die Wartung problematisch ist, da die Kolonnen mechanisch angetriebene Teile aufweisen. Nichtbewegte Kontaktvorrichtungen sind hingegen aufgrund geringerer Investitionen und einfacher Wartung vorteilhaft, obwohl ihr Durchmischungsgrad relativ niedrig ist.
  • Die Anmelder führen laufend Forschungsarbeiten zur Verbesserung nichtbewegter Flüssig-Flüssig-Kontaktvorrichtungen durch, die mit geringeren Investitionen eingebaut und problemlos betrieben und gewartet werden können, insbesondere für Siebbodenkolonnen mit relativ hohem Durchmischungsgrad.
  • Herkömmliche Siebbodenkolonnen besitzen die in den Fig. 11 und 12 dargestellte Struktur (die Figuren stellen eine Ausführungsform dar, in der die leichte Flüssigkeit "L" die disperse Phase und die schwere Flüssigkeit "H" die kontinuierliche Phase ist); wobei ein Einlaß (21) für die schwere Flüssigkeit und ein Auslaß (22) für die leichte Flüssigkeit am Kopf einer Kolonne (20) sowie ein Einlaß (23) für die leichte Flüssigkeit und ein Auslaß (24) für die schwere Flüssigkeit unten am Kolonnensumpf vorgesehen sind und außerdem mehrere Böden (25) in der Kolonne verteilt sind.
  • Der Boden (25) besteht aus einem horizontalen Siebboden (26), der gebildet wird, indem ein Teil einer runden Lochplatte abgeschnitten wird, um einen Strömungskanal für den Flüssigkeitsstrom zu bilden, und aus einer vertikalen Platte (27), die sich (in Zufuhrrichtung der dispersen Phase) vom freien Ende des horizontalen Siebbodens nach unten erstreckt. Der durch Abschneiden der Lochplatte und der vertikalen Platte gebildete Strömungskanal ist der Abfluß für den Überlauf (der dargestellte Abfluß wird als "Ablaufstutzen" bezeichnet) oder ein Kanal für die Flüssigkeit (29) der kontinuierlichen Phase, durch den nur die kontinuierliche Phase (die schwere Flüssigkeit) fließt, und die Öffnungen sind Kanäle für die Flüssigkeit (28) der dispersen Phase, durch die nur die disperse Phase (die leichte Flüssigkeit) fließt.
  • Der Betrieb dieser Siebbodenkolonne umfaßt die Zufuhr der leichten Flüssigkeit über den Einlaß (23) für leichte Flüssigkeit am Kolonnensumpf (20) und die gleichzeitige Zufuhr der schweren Flüssigkeit über den Einlaß (21) für schwere Flüssigkeit am Kolonnenkopf.
  • Die beiden Flüssigkeiten werden solcherart zugeführt, daß eine davon eine kontinuierliche Phase und die andere eine disperse Phase bildet. In der dargestellten Ausführungsform, in der die leichte Flüssigkeit die disperse Phase bildet, wird die leichte Flüssigkeit unter folgenden Bedingungen zugeführt: die Strömungsgeschwindigkeit der leichten Flüssigkeit zu jener der die kontinuierliche Phase bildenden schweren Flüssigkeit besitzt einen solchen Wert, daß Tröpfchen der dispersen Phase akkumulieren und unterhalb des Siebbodens zu einer koaleszierten Schicht der dispersen Phase zusammenfließen und sich nach oben bewegen; wobei die koaleszierte Schicht der dispersen Phase durch die Öffnungen oder Kanäle für die Flüssigkeit (28) der dispersen Phase fließt.
  • Nachdem eine Komponente in der schweren Flüssigkeit mit der leichten Flüssigkeit extrahiert wurde, oder umgekehrt, nachdem eine Komponente in der leichten Flüssigkeit mit der schweren Flüssigkeit extrahiert wurde, oder nachdem chemische Reaktionen zwischen der leichten und der schweren Flüssigkeit durch kontinuierlichen Flüssig- Flüssig-Kontakt der leichten und der schweren Flüssigkeit in der Kolonne (20) im Gegenstrom herbeigeführt wurden, werden die verbrauchte leichte Flüssigkeit durch den Auslaß (22) für leichte Flüssigkeit und die verbrauchte schwere Flüssigkeit durch den Auslaß (24) für schwere Flüssigkeit kontinuierlich abgezogen.
  • Die oben beschriebene Siebbodenkolonne weist höhere Flüssig-Flüssig-Durchmischungsgrade pro Stufeneinheit auf als Traufenkolonnen mit größerer offener Fläche für die Flüssigkeitsströmungskanäle. Ein Betrieb, der die obige Fließgeschwindigkeitsbedingung für die disperse Phase erfüllt, erfordert aber, daß die Fläche des Kanals für die Flüssigkeit (28) der dispersen Phase oder die Öffnungen der Siebböden klein sind, weshalb die Zufuhrrate der dispersen Phase und der Flüssigkeitsdurchsatz nicht wesentlich gesteigert werden können.
  • Um diese Probleme zu lösen, haben die Anmelder die folgenden Versuche durchgeführt.
  • Zunächst wurde eine herkömmliche Siebbodenkolonne eingesetzt, die Fließgeschwindigkeiten der Flüssigkeiten in einem konstanten Verhältnis der Fließgeschwindigkeiten der dispersen Phase zu jener der kontinuierlichen Phase erhöht, bis es zur Flutung kam, und es wurden die Flüssig-Flüssig-Durchmischungsgrade ermittelt. Die beobachteten Durchmischungsgrade waren im Vergleich zu jenen unter normalen Bedingungen niedrig, woraus die Anmelder schlossen, daß es schwierig ist, die Fließgeschwindigkeit der gerade behandelten Flüssigkeit zu erhöhen und den Durchmischungsgrad hoch zu halten.
  • Dann wurde die Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeit der dispersen Phase erhöht, indem das Öffnungsverhältnis der Kanäle für die Flüssigkeit der dispersen Phase vergrößert wurde, indem der Durchmesser der Öffnungen oder die Anzahl der Öffnungen erhöht wurde. Dies führte zu einer geringeren Dicke der koaleszierten Schicht der dispersen Phase unterhalb des Siebbodens (26), wobei in einigen Fällen geringfügige Änderungen der Betriebsbedingungen sogar das Verschwinden der koaleszierten Schicht der dispersen Phase bewirken. Somit war weder ein stabiler Betrieb noch ein konstanter Flüssig- Flüssig-Durchmischungsgrad möglich. Außerdem wurde beobachtet, daß beim Verschwinden der koaleszierten Schicht der dispersen Phase der Durchmischungsgrad sehr stark absinkt. Diese Versuche ließen vermuten, daß eine Entwicklung dieser Art des Kontakts nicht sinnvoll ist.
  • Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Flüssig-Flüssig- Kontaktvorrichtung, die sowohl höheren Durchsatz als auch höheren Durchmischungsgrad ermöglicht, was mittels herkömmlicher, nichtbewegter Flüssig-Flüssig-Kontaktvorrichtungen nicht erreichbar sind. Genauer gesagt ist es ein Ziel der Erfindung, eine Flüssig-Flüssig-Kontaktvorrichtung bereitzustellen, in der - selbst wenn die Mengen der behandelten Flüssigkeiten durch Vergrößern der Fläche der Kanäle für die disperse Phase stark erhöht werden - das Zusammenfließen der Tröpfchen der dispersen Phase zur Bildung einer koaleszierten Schicht der dispersen Phase und das Aufheben der koaleszierten Schicht zur Bildung von Tröpfchen zuverlässig wiederholt und ein hoher Durchmischungsgrad beibehalten werden kann.
  • Die Vorrichtung der Erfindung ist eine Flüssig-Flüssig-Kontaktvorrichtung, in der eine schwere Flüssigkeit am Kolonnenkopf und eine leichte Flüssigkeit am Kolonnensumpf zugeführt werden, um beide Flüssigkeiten kontinuierlich miteinander in Kontakt zu bringen, wobei eine der beiden Flüssigkeiten im Gegenstrom in der Kontaktvorrichtung eine disperse Phase und die andere eine kontinuierliche Phase bildet; dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktvorrichtung folgendes umfaßt: einen Kolonnenmantel und Böden, die aus Kolonnenplatten und Dämmen bestehen, wobei die Kolonnenplatten nicht gelocht sind und sich in horizontaler Richtung in der Kolonne erstrecken, um einen Teil des Querschnitts der Kolonne abzudecken, sodaß Strömungskanäle für die kontinuierliche und die disperse Phase gebildet werden, wobei sich die Dämme vertikal von den freien Enden der Kolonnenplatten in entgegengesetzter Richtung zur Strömung der dispersen Phase erstrecken und worin Öffnungen in den Dämmen vorgesehen sind, um das Durchströmen der dispersen Phase zu ermöglichen, sodaß Tröpfchen der dispersen Phase von einer stromaufwärtigen Kolonnenplatte an einer stromabwärtigen Kolonnenplatte eine koaleszierte Schicht aus disperser Phase bilden und die koaleszierte Schicht in horizontaler Richtung durch die Öffnungen in den Dämmen dieser stromabwärtigen Kolonnenplatte ausströmen kann.
  • Es folgt eine ausführliche Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf die Abbildungen. Die Bezugszeichen in den Abbildungen für Teile, die jenen herkömmlicher Vorrichtungen entsprechen, sind die gleichen wie jene in diesen herkömmlichen Vorrichtungen.
  • Fig. 1 ist eine vertikale Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Flüssig-Flüssig- Kontaktvorrichtung der Erfindung, die deren gesamte Struktur veranschaulicht;
  • Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht in Richtung A-A aus Fig. 1;
  • Fig. 3 ist eine Vertikalschnittansicht in Richtung B-B aus Fig. 2;
  • Fig. 4 ist eine vergrößerte Vertikalschnittansicht des Hauptteils der erfindungsgemäßen Kontaktvorrichtung während des Betriebs zur Veranschaulichung des Mechanismus der Vorrichtung;
  • Fig. 5 ist eine Vertikalschnittansicht ähnlich zu Fig. 1, die andere Ausführungsformen des Damms und der Öffnung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung veranschaulicht;
  • Fig. 6 ist eine Vertikalschnittansicht ähnlich zu Fig. 5;
  • Fig. 7 ist eine Vertikalschnittansicht ähnlich zu Fig. 5;
  • Fig. 8 ist eine vergrößerte Vertikalschnittansicht ähnlich Fig. 4 zur Veranschaulichung des Mechanismus einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Vorrichtung;
  • Fig. 9 ist eine Querschnittsansicht in Richtung C-C aus Fig. 8;
  • Fig. 10 ist eine Querschnittsansicht in Richtung D-D aus Fig. 8;
  • Fig. 11 ist eine Vertikalschnittansicht einer herkömmlichen Flüssig-Flüssig-Siebbodenkolonne, die deren Struktur und Mechanismus veranschaulicht; und
  • Fig. 12 ist eine vergrößerte Vertikalschnittansicht des Hauptteils aus Fig. 11, die den Fig. 4 und 8 entspricht.
  • In der Flüssig-Flüssig-Kontaktvorrichtung der Erfindung (siehe Fig. 1) sind ein Einlaß (21) für schwere Flüssigkeit und ein Einlaß (22) für leichte Flüssigkeit am Kolonnenkopf (10) vorgesehen und ein Einlaß (23) für leichte Flüssigkeit und ein Auslaß (24) für schwere Flüssigkeit am Kolonnensumpf (10) vorgesehen; außerdem sind mehrere Böden (1) in der Kolonne (10) verteilt.
  • Der in der vorliegenden Vorrichtung eingesetzte Boden (1) besteht - wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich - aus einer horizontalen Kolonnenplatte (2), die durch Ausschneiden eines Teils einer runden Platte gebildet wird, um einen Kanal (4) für die kontinuierliche und die disperse Phase zu bilden, und aus einem Damm (3), der sich entgegengesetzt zur Strömungsrichtung der dispersen Phase vom Ende der Kolonnenplatte am Flüssigkeitskanal (4) vertikal nach unten erstreckt. Im Damm sind Öffnungen (5) vorgesehen, die Kanäle für die Flüssigkeit der dispersen Phase sind.
  • Unter der Kolonnenplatte (2) oder an der Zufuhrseite der dispersen Phase (siehe Fig. 4) akkumulieren und koaleszieren während ihres dortigen Aufenthalts Tröpfchen der dispersen Phase, um eine koaleszierte Schicht aus disperser Phase zu bilden. Die so gebildete koaleszierte Schicht aus disperser Phase strömt in horizontaler Richtung durch die Öffnung (5) des Damms (3) hindurch nach außen.
  • Der Betrieb der Flüssig-Flüssig-Kontaktvorrichtung der Erfindung erfolgt wie bei herkömmlichen Siebbodenkolonnen durch gleichzeitige Zufuhr frischer leichter Flüssigkeit am Einlaß (23) für leichte Flüssigkeit am Kolonnensumpf (10) und frischer schwerer Flüssigkeit am Einlaß (21) für schwere Flüssigkeit am Kopf, sodaß eine davon die kontinuierliche Phase und die andere die disperse Phase wird, indem die verbrauchte leichte Flüssigkeit, die mit der schweren Flüssigkeit in Kontakt war, am Auslaß (22) für leichte Flüssigkeit am Kolonnenkopf (10) und die verbrauchte schwere Flüssigkeit, die mit der leichten Flüssigkeit in Kontakt war, am Auslaß (24) für schwere Flüssigkeit am Kolonnensumpf (10) abgezogen wird.
  • In der Flüssig-Flüssig-Kontaktvorrichtung, in der die Böden (1) der oben beschriebenen Struktur in der Kolonne (10) an abwechselnd um 180º gedrehten Positionen verteilt sind, fließen die Flüssigkeit der kontinuierlichen Phase und die Flüssigkeit der dispersen Phase in Zickzacklinien von einer Seite der Kolonnenwand zur anderen, wodurch der Flüssig-Flüssig-Durchmischungsgrad verbessert wird.
  • Der Damm (3) muß eine derartige Höhe aufweisen, daß ein Überfließen der Tröpfchen der dispersen Phase verhindert wird. Die Höhe kann jedoch kleiner sein als jene von in herkömmlichen Siebbodenkolonnen verwendeten Ablaufstutzen. Der Grund ist folgender: da die Tröpfchen in herkömmlichen Siebbodenkolonnen während ihrer Bewegung in vertikaler Richtung eine koaleszierte Schicht bilden (siehe Fig. 12), muß die vertikale Platte (27) eine Länge aufweisen, die der für das Zusammenfließen erforderlichen Wegstrecke entspricht, während in der Kontaktvorrichtung der Erfindung (siehe die Pfeile in Fig. 4) die Tröpfchen der dispersen Phase während ihrer Bewegung in horizontaler Richtung unterhalb der Kolonnenplatte (2) akkumulieren und koaleszieren, weshalb der Höhenunterschied zwischen den Böden viel geringer sein kann.
  • Ein geeigneter prozentueller Flächenanteil der Öffnungen (5), die im Damm als Kanäle für die Flüssigkeit der dispersen Phase ausgebildet sind, liegt im Bereich von 2-30%, vorzugsweise 3-15%, der Querschnittsfläche der Kolonne. Es können beliebige Formen der Öffnungen gewählt werden, sofern es dem Ziel der Erfindung dient. Neben der in Fig. 3 dargestellten Form sind auch die in den Fig. 5 bis 7 gezeigten Formen geeignet. Die prozentuellen Flächenanteile der Öffnungen dieser Ausführungsformen können auf der Grundlage der Fließgeschwindigkeiten der zu behandelten Flüssigkeiten gewählt werden, wobei bei der Konstruktion ein hohes Maß an Freiheit gegeben ist.
  • Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in den Fig. 8 bis 10 dargestellt. In dieser Ausführungsform bilden zwei Stufen von Böden eine Einheit, die eine Flüssig-Flüssig- Kontaktvorrichtung vom Doppeldurchgangstyp (zwei Kanäle für die Flüssigkeiten) bereitstellt und höheren Durchsatz ermöglicht. (In den Abbildungen werden die gleichen Bezugszeichen für Teile verwendet, die jenen der oben beschriebenen Ausführungsform entsprechen.)
  • Der erste Boden (1a) (siehe Fig. 9) besteht aus einem Paar Kolonnenplatten (2a), die dazwischen den ersten Kanal für die Flüssigkeiten (4a) bilden, und Dämmen (3a), die sich von den Enden der Kolonnenplatten (2a) am Kanal vertikal nach unten erstrecken. Der erste Boden erfüllt die Funktion des in Zusammenhang mit der obigen Ausführungsform beschriebenen Bodens (1).
  • Der zweite Boden (1b) besteht aus einer Kolonnenplatte (2b) der in Fig. 10 gezeigten Form, die sich horizontal erstreckt, um den von den ersten Kolonnenplatten (1a) gebildeten ersten Kanal abzudecken, und zwei zweite Kanäle (4b, 4b) ergibt, sowie aus Dämmen (3b, 3b), die sich an den zweiten Kanälen vertikal von beiden Enden der Kolonnenplatte weg erstrecken. Der zweite Boden erfüllt die Funktion des in Zusammenhang mit der obigen Ausführungsform beschriebenen Bodens (1).
  • Durch abwechselndes Anordnen der ersten Böden (1a) und der zweiten Böden (1b) in der Kolonne (10) kann - wie aus Fig. 8 ersichtlich - die Kontaktvorrichtung der zweiten Ausführungsform größere Flüssigkeitsmengen behandeln als die Kontaktvorrichtung der ersten Ausführungsform.
  • In der obigen zweiten Ausführungsform kann eine Mehrfachdurchgangs-Kontaktvorrichtung (mit drei oder mehr Kanälen für die Flüssigkeiten) bereitgestellt werden. In dieser Mehrfachdurchgangs-Kontaktvorrichtung besitzen die Kolonnenplatten des ersten Bodens zwei oder mehr erste Kanäle für die Flüssigkeiten und die Kolonnenplatten des zweiten Bodens drei oder mehr zweite Kanäle für die Flüssigkeiten, wobei die ersten und zweiten Kanäle sich nicht an den gleichen Positionen entlang der vertikalen Achse befinden.
  • In der erfindungsgemäßen Flüssig-Flüssig-Kontaktvorrichtung fließen koaleszierte Schichten aus disperser Phase (L&sub3;) durch die Kanäle (5, 5a, 5b) für die disperse Phase nach außen, die so ausgeführt sind, daß sie den Mengen der zu behandelnden Flüssigkeiten entsprechen, während die Strahlströme (L&sub1;) in horizontaler Richtung und die koaleszierten Schichten durch Scherbeanspruchungen, die durch die kontinuierliche Phase (H) gegeben sind, sicher aufgetrennt werden und sich in die Tröpfchen (L&sub2;) umwandeln. Die Tröpfchen bewegen sich unter Kontakt mit der kontinuierlichen Phase nach oben und akkumulieren und koaleszieren unterhalb der Kolonnenplatte der nächsten Stufe, um eine koaleszierte Schicht aus disperser Phase zu bilden. Durch zuverlässiges Wiederholen des Dispergierens und Koaleszierens der Tröpfchen kann die Extraktion einer bestimmten Komponente in der schweren Flüssigkeit mit der leichten Flüssigkeit oder die Extraktion einer bestimmten Komponente in der leichten Flüssigkeit mit der schweren Flüssigkeit oder auch chemische Reaktionen zwischen den beiden Flüssigkeiten mit hohem Durchmischungsgrad erfolgen.
  • Sowohl in den Vergleichsbeispielen als auch den Beispielen wurde Flüssig-Flüssig-Extraktion durchgeführt, um eine wäßrige Lösung von Methacrylsäure (nachstehend als "Feedmaterial" bezeichnet) in einer Konzentration von 12% (Gew.-%, wie auch in der nachstehenden Beschreibung) mit lsooctan (nachstehend als "Lösungsmittel" bezeichnet) zu extrahieren.
  • Vergleichsbeispiel 1
  • Als Extraktionsvorrichtung wurde eine Siebbodenkolonne mit der in den Fig. 11 und 12 dargestellten Struktur verwendet. In der Kolonne mit einem Innendurchmesser von 75 mm waren 10 Siebböden mit jeweils 5 Löchern mit einem Durchmesser von 4 mm (prozentueller Flächenanteil der Ablaufstutzen am Querschnitt der Kolonne = 14%) in einheitlichen Abständen von 150 mm verteilt.
  • Das Feedmaterial war eine schwere Flüssigkeit und das Lösungsmittel eine leichte Flüssigkeit. Letztere wurde als disperse Phase zugeführt und in einem Lösungsmittelverhältnis (Lösungsmittel/Feedmaterial) von 1,38/1,0 bei 20ºC unter Atmosphärendruck mit der Ersteren in Kontakt gebracht.
  • Bei Fließgeschwindigkeiten von 56 kg/h für das Feedmaterial und 78 kg/h für das Lösungsmittel (Methacrylsäure-Konzentration: 0%) betrug die Fließgeschwindigkeit des Raffinats mit einer Methacrylsäure-Konzentration von 7,3% 53 kg/h. Es wurde eine Flüssig-Flüssig-Gleichgewichtsberechnung durchgeführt, die eine theoretische Trennstufenhöhe (nachstehend als "HETS" -- Height Equivalent to a Theoretical Stage -- bezeichnet; niedrige Werte stehen für bessere Leistung) von 2,9 m ergab.
  • Als die Fließgeschwindigkeiten von Feedmaterial und Lösungsmittel auf 84 kg/h bzw. 116 kg/h erhöht wuden, kam es zur Flutung.
  • Beispiel 1
  • Als Extraktionsvorrichtung wurde eine Kontaktvorrichtung der Erfindung mit der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Struktur verwendet. In der Kontaktvorrichtung mit einem Innendurchmesser von 75 mm gibt es 19 Bodenstufen, von denen jede aus einer Kolonnenplatte, die einen Flüssigkeitsströmungskanal mit einem prozentuellen Flächenanteil von 32% als Strömungskanal für die disperse Phase bildet, und aus einem Damm mit zwei quadratischen Öffnungen von 10 x 10 mm in einheitlichen Abständen von 75 mm besteht. Die Betriebsbedingungen, wie z.B. das Lösungsmittelverhältnis, waren - mit Ausnahme der Rate des Feedmaterials - die gleichen wie in Vergleichsbeispiel 1.
  • Bei einer Fließgeschwindigkeit von 84 kg/h für das Feedmaterial und 116 kg/h für das Lösungsmittel (Methacrylsäure-Konzentration: 0%) betrug die Fließgeschwindigkeit des Raffinats mit einer Methacrylsäure-Konzentration von 7,0% 80 kg/h. Die durch Flüssig- Flüssig-Gleichgewichtsberechnung ermittelte HETS betrug 2,7 m.
  • Als die Fließgeschwindigkeiten des Feedmaterials und Lösungsmittels auf 113 kg/h bzw. 156 kg/h erhöht wurden, betrug die Fließgeschwindigkeit des Raffinats mit einer Methacrylsäure-Konzentration von 7,4% 107 kg/h und die HETS 3,0 m.
  • Tabelle 1 faßt die bei der Behandlung verwendeten Mengen und die Trennleistung in Vergleichsbeispiel 1 und Beispiel 1 zusammen. TABELLE 1
  • * Flutung
  • Die Ergebnisse aus Tabelle 1 zeigen, daß in der Extraktionskolonne der Erfindung - selbst bei Erhöhung der Zufuhrraten auf viel höhere Werte als bei herkömmlichen Siebbodenkolonnen, um den Durchsatz zu erhöhen - der Flüssig-Flüssig-Durchmischungsgrad nicht abnimmt.
  • Vergleichsbeispiel 2
  • Als Extraktionsvorrichtung wurde eine herkömmliche Vorrichtung mit der in den Fig. 11 und 12 gezeigten Struktur eingesetzt. Es handelte sich um eine Siebbodenkolonne mit einem Innendurchmesser von 75 mm, in der 10 Siebböden mit jeweils 72 Löchern mit 4 mm Durchmesser (prozentueller Flächenanteil der Ablaufstutzen am Querschnitt der Kolonne = 14%) in gleichmäßigen Abständen von 200 mm verteilt waren.
  • Das Feedmaterial ist eine schwere Flüssigkeit und das Lösungsmittel eine leichte Flüssigkeit. Letztere wurde als disperse Phase zugeführt und mit der Ersteren in einem Lösungsmittelverhältnis (Lösungsmittel/Feedmaterial) von 1,38/1,0 bei 20ºC unter Atmosphärendruck in Kontakt gebracht.
  • Bei einer Fließgeschwindigkeit von 900 kg/h für das Feedmaterial und 1240 kg/h für das Lösungsmittel (Methacrylsäure-Konzentration: 0%) betrug die Fließgeschwindigkeit des Raffinats mit einer Methacrylsäure-Konzentration von 7,40% 855 kg/h. Es wurde eine Flüssig-Flüssig-Gleichgewichtsberechnung durchgeführt, die eine HETS von 4,0 m ergab.
  • Als die Fließgeschwindigkeiten von Feedmaterial und Lösungsmittel auf 1350 kg/h bzw. 1860 kg/h erhöht wuden, kam es zur Flutung.
  • Beispiel 2
  • Als Extraktionsvorrichtung wurde eine Kontaktvorrichtung der Erfindung mit der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Struktur verwendet. In der Kolonne mit einem Innendurchmesser von 300 mm gibt es 19 Bodenstufen, von denen jede aus einer Kolonnenplatte, die einen Flüssigkeitsströmungskanal mit einem prozentuellen Flächenanteil von 32% als Strömungskanäle für die disperse Phase bereitstellt, und aus einem Damm mit vier rechteckigen Öffnungen mit einer Höhe von 40 mm und einer Breite von 20 mm in einheitlichen Abständen von 100 mm besteht. Die Betriebsbedingungen, wie z.B. das Lösungsmittelverhältnis, waren - mit Ausnahme der Rate des Feedmaterials - die gleichen wie in Vergleichsbeispiel 2.
  • Bei Fließgeschwindigkeiten von 1350 kg/h für das Feedmaterial Lind 1860 kg/h für das Lösungsmittel (Methacrylsäure-Konzentration: 0%) betrug die Fließgeschwindigkeit des Raffinats mit einer Methacrylsäure-Konzentration von 7,0% 1250 kg/h. Die durch Flüssig-Flüssig-Gleichgewichtsberechnung ermittelte HETS betrug 2,5 m.
  • Als die Fließgeschwindigkeiten des Feedmaterials und Lösungsmittels auf 1800 kg/h bzw. 156 kg/h erhöht wurden, betrug die Fließgeschwindigkeit des Raffinats mit einer Methacrylsäure-Konzentration von 5,2% 1670 kg/h und die HETS 2,7 m.
  • Tabelle 2 vergleicht den Durchsatz und die Trennleistung von Vergleichsbeispiel 2 und Beispiel 2 TABELLE 2
  • * Flutung
  • Aus den Daten aus Tabelle 2 geht hervor, daß mit einer Kolonne mit größerem Durchmesser bessere Ergebnisse erzielt werden als mit dem kleineren Kolonnendurchmesser in Tabelle 1. Anders ausgedrückt verbessert sich der Durchmischungsgrad pro Stufe für Kolonnen mit größerem Durchmesser. Man geht davon aus, daß dies auf die längere Wegstrecke der horizontalen Bewegung der Tröpfchen unterhalb der Böden zurückzuführen ist, d.h. die Bewegungen stellen die Bildung von koaleszierten Schichten sicher, die zu erhöhtem Durchmischungsgrad führen.
  • In der Flüssig-Flüssig-Kontaktvorrichtung der Erfindung können die prozentuellen Flächenanteile der Öffnungen als Strömungskanäle für die disperse Phase höher sein als jene der Öffnungen herkömmlicher Siebbodenkolonnen. Somit können die Durchmesser der Tröpfchen der dispersen Phase groß sein, und die Behandlungskapazität kann erhöht werden. Die Wiederholung von Dispersion und Koaleszieren der dispersen Phase innerhalb kurzen Entfernungen in vertikaler Richtung stellt zumindest den Flüssig- Flüssig-Durchmischungsgrad von herkömmlichen Siebbodenkolonnen sicher.
  • Da außerdem in der vorliegenden Erfindung die Tröpfchen der dispersen Phase in fast horizontaler Richtung ausströmen, um mit der abwärts strömenden kontinuierlichen Phase in Kontakt zu treten, und der Flüssigkeitstrahl der dispersen Phase durch eine starke Scherbeanspruchung des Stroms der kontinuierlichen Phase in kleine Tröpfchen aufgelöst wird, verbessert die resultierende einheitliche Dispersion den Flüssig-Flüssig- Durchmischungsgrad.
  • Da weiters die koaleszierte Schicht aus disperser Phase horizontal ausströmt und das Akkumulieren und Koaleszieren der Tröpfchen während der horizontalen Bewegung erfolgt, ist es möglich, die gesamte Kolonnenhöhe niedrig zu halten. In eine Kolonne der gleichen Höhe können viel mehr Böden eingebaut werden, sodaß der gesamte Flüssig-Flüssig-Durchmischungsgrad verbessert werden kann.

Claims (4)

1. Flüssig-Flüssig-Kontaktvorrichtung mit mehreren Böden, in der eine schwere Flüssigkeit am Kolonnenkopf und eine leichte Flüssigkeit am Kolonnensumpf zugeführt werden, um beide Flüssigkeiten kontinuierlich miteinander in Kontakt zu bringen, wobei eine der beiden Flüssigkeiten eine disperse Phase und die andere eine kontinuierliche Phase bildet, die im Gegenstrom in der Kontaktvorrichtung strömen; dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktvorrichtung folgendes umfaßt: einen Kolonnenmantel und Böden, die aus Kolonnenplatten und Dämmen bestehen, wobei die Kolonnenplatten nicht gelocht sind und sich in horizontaler Richtung in der Kolonne erstrecken, um einen Teil des Querschnitts der Kolonne abzudecken, sodaß Strömungskanäle für die kontinuierliche und die disperse Phase gebildet werden, wobei sich die Dämme vertikal von den freien Enden der Kolonnenplatten in entgegengesetzter Richtung zur Strömung der dispersen Phase erstrecken und worin Öffnungen in den Dämmen vorgesehen sind, um das Durchströmen der dispersen Phase zu ermöglichen, sodaß Tröpfchen der dispersen Phase von einer stromaufwärtigen Kolonnenplatte an einer stromabwärtigen Kolonnenplatte eine koaleszierte Schicht aus disperser Phase bilden und die koaleszierte Schicht in horizontaler Richtung durch die Öffnungen in den Dämmen dieser stromabwärtigen Kolonnenplatte ausströmen kann.
2. Flüssig-Flüssig-Kontaktvorrichtung nach Anspruch 1, worin die mehreren Böden die gleiche Form besitzen und an Positionen abwechselnder 180º-Drehung in der Kolonne verteilt sind und worin die Flüssigkeit der kontinuierlichen Phase und die Flüssigkeit der dispersen Phase, die durch die Öffnungen hindurchströmen, abwechselnd Zickzackbahnen von einer Seite zur anderen Seite der Kolonnenwand bilden.
3. Flüssig-Flüssig-Kontaktvorrichtung nach Anspruch 1, worin die Böden aus ersten Böden, die Flüssigkeitsströmungskanäle an beiden Seiten aufweisen, und zweiten Böden, die einen Flüssigkeitskanal an einer Seite aufweisen, bestehen und worin die ersten und zweiten Böden in der Kolonne abwechselnd in solchen relativen Positionen verteilt sind, daß die Flüssigkeitsströmungskanäle nicht an der gleichen Position entlang der vertikalen Achse angeordnet sind.
4. Flüssig-Flüssig-Kontaktvorrichtung nach Anspruch 1, worin die Böden aus ersten Böden, die zwei oder mehr Flüssigkeitsströmungskanäle aufweisen, und zweiten Böden, die zumindest einen Flüssigkeitskanal aufweisen, bestehen und worin die ersten und zweiten Böden in der Kolonne abwechselnd in solchen relativen Positionen verteilt sind, daß die Flüssigkeitsströmungskanäle nicht an der gleichen Position entlang der vertikalen Achse angeordnet sind.
DE69410174T 1993-07-19 1994-07-19 Flüssig-flüssig-Kontaktvorrichtung Expired - Lifetime DE69410174T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17808193 1993-07-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69410174D1 DE69410174D1 (de) 1998-06-18
DE69410174T2 true DE69410174T2 (de) 1998-10-08

Family

ID=16042295

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69410174T Expired - Lifetime DE69410174T2 (de) 1993-07-19 1994-07-19 Flüssig-flüssig-Kontaktvorrichtung

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5500116A (de)
EP (1) EP0635293B1 (de)
KR (1) KR100317061B1 (de)
CN (1) CN1036974C (de)
DE (1) DE69410174T2 (de)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1065446C (zh) * 1996-07-09 2001-05-09 兰仁水 并流喷射式复合塔
JPH10117659A (ja) * 1996-08-30 1998-05-12 Nissan Chem Ind Ltd 水稲用液状農薬の散布方法
AU2878600A (en) * 1999-03-01 2000-09-21 Hadasit Medical Research Services & Development Company Ltd Polynucleotide encoding a polypeptide having heparanase activity and expression of same in genetically modified cells
US6569390B1 (en) 2000-05-04 2003-05-27 Uop Llc Liquid-liquid extraction trays
US6471865B1 (en) * 2000-10-25 2002-10-29 Fina Technology, Inc. Solvent exchange column and a method of use therefor
US6880592B2 (en) * 2003-06-26 2005-04-19 Advanced Technology Materials, Inc. Canister guard
US7731822B2 (en) * 2004-02-19 2010-06-08 Smith Strom W High capacity angled tower
US20060153754A1 (en) * 2004-10-26 2006-07-13 Hauptmann Edward G Dispersion-intensified, coalescence-intensified chemical reactor and method
JP5643088B2 (ja) * 2007-07-09 2014-12-17 チャート・インダストリーズ・インコーポレーテッド プレートフィン式流体処理装置
JP5410044B2 (ja) * 2007-08-16 2014-02-05 日揮株式会社 接触塔及び処理方法
US8119084B2 (en) * 2008-05-16 2012-02-21 Exxonmobil Research & Engineering Company Reactor for isoparaffin olefin alkylation
US20110286297A1 (en) * 2010-05-21 2011-11-24 Robert Scott Decker Infuser for supersaturating a liquid with a gas
CN102276470A (zh) * 2010-06-08 2011-12-14 中国石油化工集团公司 连续逆流硝化芳烃化合物的方法
CA2872341C (en) * 2012-05-18 2016-09-27 Jgc Corporation Solvent extraction method for uranium
CN102698467A (zh) * 2012-07-04 2012-10-03 清华大学 采用振动环形折流板萃取塔提取与纯化天然铀的方法
GB2517157B (en) * 2013-08-12 2016-05-25 Bateman Advanced Tech Ltd Contacting Arrangement
CN105080447A (zh) * 2015-07-27 2015-11-25 河北科技大学 一种有机酸中和反应塔式反应器及其反应方法
CN105080432A (zh) * 2015-07-27 2015-11-25 河北科技大学 一种氯乙酸钠连续氰化反应塔式反应器及其反应方法
RU196381U1 (ru) * 2019-11-06 2020-02-27 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)" Полочный экстрактор
KR20220020649A (ko) 2020-08-12 2022-02-21 주식회사 엘지화학 연속식 반응 장치
CN114939283B (zh) * 2022-05-12 2023-11-28 重庆科技学院 分离提纯乙酸乙酯-甲醇-水三元共沸混合物的方法
CN114797146B (zh) * 2022-05-12 2023-07-25 重庆科技学院 乙酸乙酯-甲醇-水三元共沸物分离用双隔板萃取精馏塔
CN115710636B (zh) * 2023-01-09 2023-04-28 中国科学院过程工程研究所 用于红土镍矿酸浸液中金属分离的萃取塔及萃取工艺

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2642341A (en) * 1950-08-10 1953-06-16 Standard Oil Dev Co Liquid-liquid extraction tower
US2768078A (en) * 1951-09-29 1956-10-23 Eastman Kodak Co Photographic elements containing reaction products of polyvinylsulfonates with c-amino pyridines
US2768071A (en) * 1953-05-19 1956-10-23 Exxon Research Engineering Co Liquid-liquid contacting apparatus
US4305907A (en) * 1978-12-18 1981-12-15 Artisan Industries, Inc. Liquid-liquid extraction apparatus
US4234544A (en) * 1979-06-25 1980-11-18 Uop Inc. Liquid-liquid extraction apparatus
US4511537A (en) * 1982-12-16 1985-04-16 Exxon Research And Engineering Co. Extraction zone
US4426361A (en) * 1982-12-17 1984-01-17 Exxon Research And Engineering Co. Extraction zone tray
US4588563A (en) * 1984-01-13 1986-05-13 Exxon Research And Engineering Co. Cascade sieve tray for extraction and deasphalting
JP2576744B2 (ja) * 1991-11-05 1997-01-29 日揮株式会社 液液接触塔

Also Published As

Publication number Publication date
EP0635293A3 (de) 1995-12-20
KR950002844A (ko) 1995-02-16
EP0635293A2 (de) 1995-01-25
US5500116A (en) 1996-03-19
CN1103007A (zh) 1995-05-31
EP0635293B1 (de) 1998-05-13
KR100317061B1 (ko) 2002-02-19
DE69410174D1 (de) 1998-06-18
CN1036974C (zh) 1998-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69410174T2 (de) Flüssig-flüssig-Kontaktvorrichtung
DE69213388T2 (de) Flüssig-flüssig-Kontaktapparat
DE69512196T2 (de) Verfahren und Einrichtung zur Strippung von suspendierten Feststoffen und Anwendung in Fliesskrackverfahren
DE68902832T2 (de) Verteilersystem fuer abwaertsfliessende reaktoren.
EP0819101B1 (de) Anlage und verfahren zur oxidation eines wässrigen mediums
DE69412578T2 (de) Hochleistungswanne für gas-flüssigkeitskontaktvorrichtung
EP0151693B1 (de) Stoffaustauschkolonne
DE1192625B (de) Vorrichtung zur gleichzeitigen gleichmaessigen Verteilung einer Mischphase aus einer gas-foermigen und einer fluessigen Komponente ueber ein fest angeordnetes Katalysatorbett
DE68913114T2 (de) Gas Flüssigkeit-Kontakt.
EP1165218B1 (de) Vorrichtung zum mischen und reagieren mehrphasiger gasförmiger und flüssiger gemische und verwendung dieser vorrichtung
DE60125658T2 (de) Vorrichtung zur Einspritzung von Fluid zwischen zwei Schichten zur gleichzeitigen Ausführung und Verteilung einer Mehrphasenmischung
DE2807129A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herbeifuehrung von fluessig/fluessig-kontakten
DE2136530C2 (de) Flüssig-Flüssig-Extraktionskolonne
CH618105A5 (de)
DE2702512C2 (de) Flüssigkeits-Flüssigkeits-Kontaktboden
DE879537C (de) Verfahren und Einrichtung, um nicht miteinander mischbare fliessfaehige Medien von verschiedenem spezifischem Gewicht miteinander in Beruehrung zu bringen
DE1035097B (de) Destillationsvorrichtung
DE2550023C3 (de) Entgasungskolonne
DE858986C (de) Verfahren und Vorrichtung zur Trennung von Stoffgemischen durch kontinuierliche Gegenstromverteilung in Loesungsmitteln
DE1287241B (de) Verfahren und Vorrichtung zur Alkaliraffinierung von Glyceridoelen
DE1098499B (de) Vorrichtung zur Emulsionstrennung beim kontinuierlichen Alkylieren von Isoparaffinen mit Olefinen in saurer Katalysator-Emulsion
DE2426041C3 (de) Absetzvorrichtung zum Trennen einer Emulsion in zwei flussige Phasen
DE2525170A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur fluessig-fluessig extraktion
CH670051A5 (de)
DE69307528T2 (de) Verfahren und apparat für die gleichzeitige reaktion und distillation

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8320 Willingness to grant licences declared (paragraph 23)