PL152494B2 - Kolumna ekstrakcyjna - Google Patents

Description

RZECZPOSPOLITA POI SKI	OPIS PATENTOWY PATENTU TYMCZASOWEGO	152494
		Patent tymczasowy dodatkowy do patentu nr-	Int. Cl.5 B01D 11/04
		Zgłoszono: aa 05 20 (p.272620) Pierwszeństwo
UR2 PATEN R	!ĄD ITOWY P	Zgłoszenie ogłoszono: 89 03 06 Opis patentowy opublikowano: 1991 04 30

Twórcy wynalazku: Fryderyk Kłeczek, Włodzimierz Niedziałkowski

Uprawniony z patentu tymczasowego: Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Lukasiewicza, Rzeszów (Polska)

KOLUMNA EKSTRAKCYJNA

Przedmiotem wynalazku jest kolumna ekstrakcyjna, przeznaczona do ekstrakcji w układzie ciecz - ciecz.

Jedną z metod rozdzielania jednorodnych mieszanin ciekłych jest ekstrakcja. Ekstrakcją nazywamy operację polegającą na częściowym lub całkowitym rozdzieleniu mieszaniny ciekłej za pomocą nierozpuszczalnego w tej mieszaninie rozpuszczalnika, w którym składniki mieszaniny wykazują różną rozpuszczalność. Po dodaniu rozpuszczalnika tworzy się układ dwufazowy ciecz - ciecz. Składnik ekstrahowany przechodzi z surówki do ekstrahenta dając w ten sposób ekstrakt. Pozostałość poekstrakcyjna nazywa się rafinatem. Rozpuszczanie składnika zawartego w materiale poddanym ekstrakcji za pomocą rozpuszczalnika odbywa się wskutek różnicy stężeń.

Ekstrakcja może być prowadzona w sposób okresowy w zestawach mieszalnikowo-odstojnikowych lub w sposób ciągły w kolumnach ekstrakcyjnych oraz ekstraktorach wirówkowych.

Zasadniczą cechą kolumn ekstrakcyjnych jest to, że obie fazy ciekłe przez cały czas ekstrakcji tworzą układ kroplowy, którego składniki - faza zwarta i rozproszona - przesuwają się względem siebie pod działaniem różnicy gęstości. Zetknięcie faz i przenoszenie masy zachodzi nieprzerwanie na całej roboczej długości kolumny.

Z literatury oraz praktyki przemysłowej znane są następujące typy kolumn ekstrakcyjnych: kolumny rozpływowe, kolumny z wypełnieniem, kolumny pulsacyjne i kolumny z mieszalnikami. Aparaty te budowane są w kształcie pionowo usytuowanego zbiornika cylindrycznego o średnicy dochodzącej do kilku metrów. W zależności od typu kolumny stosowana jest różna zabudowa wnętrza aparatu, mająca na celu wytworzenie bądź podtrzymanie wymaganego stopnia rozdrobnienia układu kroplowego.

152 494

152 494

Kolumny te wyposażone są w króćce doprowadzające surówką i rozpuszczalnik oraz odprowadzające fazę ekstrakcyjną i rafinatową, przy czym usytuowanie tych króćców w dolnej bądź górnej części kolumny zależy od parametrów fizykochemicznych układu.

Z wymienionych typów kolumn ekstrakcyjnych kolumny rozpływowe charakteryzują się najprostszą budową, ponieważ robocza część kolumny jest pozbawiona zupełnie zabudowy, a zatem najniższymi kosztami inwestycyjnymi i ruchowymi. Umożliwiają one ponadto ekstrakcję w układach silnie zanieczyszczonych jak również układów o małej różnicy gęstości faz i małym napięciu międzyfazowym. Mimo tych zalet kolumny rozpływowe rzadko stosowane są w praktyce przemysłowej z powodu występowania w nich silnego przemieszczania wzdłużnego. Polega ono na wystąpieniu w tych aparatach cyrkulacji cieczy wzdłuż osi kolumny, wskutek czego następuje obniżenie różnicy stężeń składnika wymienianego decydującej o szybkości procesu ekstrakcji, co w konsekwencji prowadzi do znacznego obniżenia sprawności aparatu.

Celem wynalazku jest wyeliminowanie wspomnianego przemieszczania wzdłużnego w kolumnie rozpływowej.

Istotą kolumny według wynalazku jest to, że dwie największe powierzchniowo i przeciwległe sobie boczne ściany zbiornika kolumny ekstrakcyjnej są do siebie równoległe lub lekko zbieżne, przy czym maksymalna odległość tych ścian od siebie wynosi 50 mm.

W szczególności zbiornik ma kształt prostopadłościanu lub zbliżony do prostopadłościanu lub graniastosłupa o gładkiej lub żłobionej lub falowanej powierzchni. Zbiornik może mieć także największe powierzchniowo boczne ściany mające kształt współosiowo usytuowanych powierzchni walcowych lub równoległych fragmentów powierzchni walcowych o gładkiej lub żłobionej lub falowanej powierzchni.

Zaletą rozwiązania jest to, że poprzez wzajemne zbliżenie do siebie dwóch największych powierzchniowo bocznych ścian zbiornika eliminuje się zbędne i niepożądane wewnętrzne przemieszczania poszczególnych faz ekstrakcyjnych prowadzące do obniżenia sprawności procesu ekstrakcji.

Zastosowana maksymalna odległość wynosząca 50 mm wynika z wykorzystania przyściennej warstwy cieczy dla hamowania zawirowań i cyrkulacyjnych ruchów wewnątrz zbiornika kolumny ekstrakcyjnej. Uzyskany uporządkowany przepływ poszczególnych faz względem siebie sprzyja wyeliminowaniu przemieszczania wzdłużnego.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig.l i 2 przedstawia schematycznie kolumnę ekstrakcyjną w widoku z boku, fig.3 - prze krój poprzeczny zbiornika kolumny ekstrakcyjnej posiadającego dwie boczne ściany o postaci współśrodkowych powierzchni walcowych, fig.4 i 5 - przekrój poprzeczny zbiornika kolumny o kształcie zbliżonym do prostopadłościanu, fig.6 i 7 - przekrój poprzeczny zbiornika kolumny, którego ściany boczne są fragmentami powierzchni walcowych, fig.B - przekrój poprzeczny zbiornika kolumny posiadającego dwie boczne ściany faliste, a fig.9 - przekrój poprzecz ny zbiornika kolumny ekstrakcyjnej o kształcie zbliżonym do graniastosłupa o lekko zbieżnych bocznych ścianach.

Kolumna ekstrakcyjna w przykładzie wykonania według wynalazku posiada zbiornik 1, który zaopatrzony jest w wylot fazy lżejszej 2, wlot fazy cięższej 3, wlot fazy lżejszej 4 oraz w wylot fazy cięższej 5. Przedstawiona kolumna ma zbiornik 1 kształtem zbliżony do prostopadłościanu, którego dwie największe boczne ściany 6 i 6'są równoległe i usytuowane w odległości H równej 47 mm. Pozostałe wymiary B oraz C dobrano jako wynikowe i uzależnione od natężeń przepływu oraz warunków hydrodynamicznych panujących w ekstraktorze, w szcze gólności wymiar C wynika z kinetyki procesu. Pozostałe ściany boczne 7 i 7'również są do siebie równoległe natomiast w pobliżu wylotu fazy lżejszej rozdrobnionej 2, boczne ściany 6 i 6'zaopatrzone są w koryta przelewowe 8 pomiędzy którymi usytuowana jest gardziel przelewowa 9.

152 494

Wlot fazy lżejszej 4 1 wlot fazy cięższej 3 zaopatrzone sę w rury perforowane 10 i 11, którymi poszczególne fazy sę doprowadzane do wnętrza kolumny. Boczne ściany 6 i 6'kolumny sę płaskie i równoległe do siebie lub też w odmianach wykonania boczne ściany 6.1 i 6.1 maję kształt współosiowo usytuowanych powierzchni walcowych lub równoległych do siebie fragmentów powierzchni walcowych.

Zasada działania urzędzenia według wynalazku jest identyczna jak dotychczas znanych kolumn ekstrakcyjnych.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Kolumna ekstrakcyjna, wykonana jako pionowy zbiornik posiadajęcy: wylot fazy lżejszej, wlot fazy cięższej, wlot fazy lżejszej i wylot fazy cięższej umieszczone kolejno od góry tego zbiornika, znamienna tym, że dwie największe powierzchniowo 1 przeciwległe sobie boczne ściany (6 i 6) głównego zbiornika (1) kolumny ekstrakcyjnej sę do siebie równoległe lub lekko zbieżne, przy czym maksymalna odległość (H) tych ścian od siebie wynosi 50 mm.
2. 2. Kolumna ekstrakcyjna według zastrz.1, znamienna tym, że zbiornik (1) ma kształt prostopadłościanu lub zbliżony do prostopadłościanu lub graniastosłupa o gładkiej lub żłobionej lub falowanej powierzchni.
3. 3. Kolumna ekstrakcyjna według zastrz.1, znamienna tym, że największe powierzchniowo boczne ściany (6.1 i 6.1') maję kształt współosiowo usytuowanych powierzchni walcowych lub równoległych fragmentów powierzchni walcowych o gładkiej lub falowanej lub żłobionej powierzchni.

   152 494

   Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 100 egz. Cena 3000 zł