***^*""* Prócz tego wymiana masy winna byc mozliwa do przeprowadzenia bez za¬ klócen za pomoca tego samego urzadzenia równiez przy bardzo róznych strumieniach, to znaczy ko¬ lumna wymiany powinna miec mozliwie duza elastycznosc wydajnosci. Cel ten osiagnieto przez opracowanie nowego sposobu wymiany masy mie- 'd2y"T"ilieJednorodnymi ukladami w kolumnie wy¬ miany, która ma co najmniej jedna pólke do któ¬ rej od góry jest doprowadzany ciezszy strumien, a od dolu lzejszy. Zgodnie z wynalazkiem, sposób wymiany polega na tym, ze doprowadzany od gó¬ ry strumien zostaje nad pólka obrócony w piono¬ wy ruch obrotowy i wymieszany z wlaczonym w ruch obrotowy strumieniem przechodzacym od dolu przez pierwszy przepust w pólce. tworzaca sie przy wymianie, w strefie mie¬ szania, ciezsza faza, zawiesina lub faza podobna zostaje wzbogacona w zakresie drugiego przepu¬ stu w pólce a po stworzeniu odpowiedniej róznicy cisnien przeplywa przez drugi przepust do po¬ mieszczenia ponizej pólki i tu ponownie zostaje obrócona w pionowy ruch obrotowy, jednakze w odwrotnym kierunku a takze zostaje zmieszana z doprowadzonym od dolu strumieniem. Pionowy ruch obrotowy strumieni w którym fazy niejedno¬ rodnego ukladu poruszaja sie po bardziej lub mniej zamknietych, kolistych, eliptycznych lub po¬ dobnych torach przeplywu, wokól poziomej (w od¬ niesieniu do kolumny wymiany) osi, prowadzi w sposób korzystny do scislego wymieszania faz ze soba i zapewnia przez to wymagana intensyw¬ nosc wymiany masy. Przy tym nad pionowym ru¬ chem obrotowym, w zaleznosci od poszczególnych osrodków, moga wystepowac pewne przeplywy po¬ przeczne, co jednakze nie wplywa ujemnie na osiagniete korzystne dzialanie w strefie mieszania.Intensywnemu wymieszaniu sprzyja równiez to, ze przechodzacy od dolu przez pierwszy przepust w pólce lzejszy strumien, przy spotkaniu i prze¬ niknieciu w odwrócony ciezszy strumien zostaje w sposób, 4eorzystny zdyspergowany.Tworzaca sie wewnatrz strefy mieszania, przy wymianie masy ciezsza faza, zawiesina lub faza podobna, na skutek róznicy gestosci wzbogaca sie w zakresie drugiego, przewidzianego w pólce przepustu. Przez to tworzy sie nad drugim prze¬ pustem strefa uspokojenia dla ciezszej fazy, za¬ wiesiny lub fazy podobnej. Gdy wzbogacenie w strefie uspokojenia postapilo tak dalece na¬ przód, ze cisnienie panujace w zakresie drugiego pfzepustu jest wystarczajaco wieksze od cisnie¬ nia w zakresie pierwszego przepustu, to ciezsza faza, zawiesina lub faza podobna przechodzi przez io drugi przepust w dól i zostaje pod pólka kolumny wymiany ponownie obrócona w pionowy ruch obrotowy i zmieszana z lzejszym, doprowadzanym z dolu, strumieniem. Przy tym dochodzi wówczas do wyksztalcenia sie nastepnej strefy uspokoje¬ nia, mianowicie pod pierwszym przepustem pólki, gcjzie sie wzbogaca lzejszy strumien i stad,, na sku¬ tek wyzej podanej róznicy cisnien, przeplywa do pomieszczenia nad pólka.Dla mozliwie korzystnego wyksztalcenia sie tego pianowego ruchu obrotowego i z tym zwiazanych stref mieszania i uspokojenia pomieszczenie nad i pod co najmniej jedna pólka musi miec pewna minimalna wysokosc. Ze wzgledu na koniecznosc dla ruchu obrotowego róznice cisnien miedzy oby¬ dwoma przepustami, która miedzy innymi zalezy od róznicy stezenia i hydrostatycznej wysokosci systemu wielofazowego w zakresie przepustów, równiez wolne przekroje poprzeczne przelotów pierwszego i drugiego przepustu sa zalezne miedzy soba i sa zalezne od przekroju poprzecznego w swietle samej kolumny wymiany. Obowiazujace przy tym optymalne wartosci tych przekrojów za¬ leza od wplywu licznych czynników. Tak na przy¬ klad ma znaczenie o jaki sposób wymiany masy chodzi, a wiec czy ma zostac przeprowadzona ekstrakcja czy tez, na przyklad proces przemy¬ wania.Zawarte w strumieniach substancje, zachowa¬ nie sie poszczególnych skladników w sensie abso- luftnyim i we wzajemnej relacji, stan fazowy sklad¬ ników, ich wlasciwosci dyfuzyjne i tak dalej, wplywaja nadal na stosunki przeplywu wewnatrz kolumny wymiany. Dla licznych, mozliwych w praktyce niejednorodnych ukladów, mozna wiec ogólnie zalecic, aby w kazdym konkretnym zasto¬ sowaniu ustalac najkorzystniejtóa realizacje spo¬ sobu i urzadzenia za pomoca odipowie^ft^k prób optymalizacji. Jako przyklad podaje sie tu tylko, ze w procesach przemywania w ukladzie cialo stale — ciecz te optymalne wartosci leza na ogól w obrebie 1 do 2SVo przy stosunku wolnego prze¬ kroju poprzecznego przelotu pierwszego przepustu do drugiego przepustu, wzglednie 3 do 33°/o przy stosunku wolnego przekroju poprzecznego przelotu drugiego przepustu do wolnego przekroju po¬ przecznego kolumny wymiany.W urzadzeniu wedlug wynalazku jest przewi¬ dziane dokonanie odwrócenia strumieni w piono¬ wy ruch obrotowy za pomoca urzadzenia zwrot¬ nego sterczacego w przekroju poprzecznym w swietle kolumny wymiany, które wychodzac z obrzeza wzglednie blisko obrzeza kolumny wy¬ miany jest umieszczone pochylo ku dolowi. To mechaniczne urzadzenie zwrotne jest proste w konstrukcji, pewne w eksploatacji i umozliwia 40 45 50 55 605 poza 'tym, równiez na skutek zaczynajacego sie juz blisko obrzeza kolumny wymiany dzialania zwrot¬ nego, mozliwie calkowite wykorzystanie przekroju poprzecznego kolumny wymiany w swietle dla wytworzenia ruchu obrotowego. * Jak latwo stwierdzic, wymiana masy w kolum¬ nie wymiany z jedna jedyna pólka bedzie zacho¬ dzic zadowalajaco przy zastosowaniu zgodnego z wyttialazkiem sposobu tylko przy niewielkich wymaganiach odnosnie dzialania czyszczacego 10 i ekstrakcyjnego, poniewaz wytworzenie ruchu obrotowego podlega zaklóceniom przez przewody doplywowy i odplywowy strumieni przy glowie i odstojniku kolumny wymiany. Przy wyzszych wymaganiach odnosnie osiaganej wymiany masy 15 jest wiec przewidziany sposób realizacji wymiany za pomoca kolumny podzielonej na dwa lub wie¬ cej stopni przez jedna lufo wiecej umieszczonych w odstepach od siebie pólek, w których zgodnie z wynalazkiem st/runiienie zostaja w nastepuja- 20 cych po sobie stopniach wprowadzane w pionowy ruch obrotowy, za kazdym razem w odwrotnym kierunku. Przy tym wytwarzaja sie w kazdym stopniu strefa mieszania i odpowiednia strefa uspokojenia. 25 Strumienie ilosciowe poruszaja sie — traktujac kolumne wymiany jako calosc — zygzakowato przez nia, przez co mozliwe jest szczególnie ko¬ rzystne wykorzystanie wysokosci kolumny. I w tym przypadku z korzyscia ustala sie dla poszcze- *• gólnych zastosowan najbardziej sprzyjajacy odstep miedzy pólkami za pomoca prób optymalizacji.Ponowne wymieszanie miedzy fazami jest bardzo niewielkie talc, ze juz przy niewielkiej ilosci stopni zostaja osiagniete bardzo dobre wyniki wymiany 35 masy. Poniewaz .ruchy obrotowe powstaja juz przy wzglednie malych strumieniach osrodka elastycz¬ nosc" kolumny wymiany wprowadzanej w ruch wedlug zgodnego z wynalazkiem sposobu jest pod wzgledem wydajnosci niezwykle duza w porów- 40 nianiu do tradycyjnego sposobu przeciwpradowego.Prócz tego dochodzi przy tym do wzglednie wy¬ sokich predkosci przeplywu miedzy poszczególnymi stopniami w zakresie pierwszych i drugich prze¬ pustów, przez co zostaje osiagnieta odpowiednio 45 wielka przepustowosc na jednostke powierzchni.Jesli w procesie wymiany masy odciagnieta zo¬ stanie, w odstojniku kolumny wymiany, stala fa¬ za w ksztalcie czastek, to w zaleznosci od zachowa¬ nia sie tych czastek przy przeplywie i od istnie- 50 jacej jeszcze czesci plynnej fazy, moze ewentual¬ nie dojsc do zaklócen w odprowadzaniu stalej fa¬ zy. Wtedy zgodnie z wynalazkiem przewidziane jest doprowadzenie do od&tojnika 'cieczy zarobowej rozluzniajacej .stalafaze. 55 Korzystnie jest aby jako ciecz zarobowa, na pirzyklad przy procesie przemywania, wybierac te sama ciecz, roztwór, mieszanine roztworu lub temu podobnie substancje jak dla samej cieczy do prze¬ mywania doprowadzanej równiez w odstojniku M kolumny wymiany, a to z uwagi na niepozadane dodatkowe wymieszanie a przez to ewentualnie konieczne ponowne przeprowadzenie procesu od¬ dzielania. Przy wymianie masy w niejednorodnym wkladzie, którego ciezszy strumien zawiera stala •¦ 6 faze w postaci czastek lufo z niej sie sklada, przy¬ spieszanie wzbogacenia stalej fazy w postaci cza¬ stek w obszarze dirugiego przepustu w czasie roz¬ ruchu kolumny wymiany, zgodnie z wynalazkiem stosuje sie jak dalej przewidziano, w okresie roz¬ ruchu kolumny wymiany, zwlaszcza przy poziomo umieszczonych pólkach, ograniczenie doprowadza¬ nia z dolu w przeoiwpradzie. Dzieki temu, w spo¬ sób korzystny, zapobiegnie sie lub zmniejszy sie niepozadane na poczatku zaklócenia w osaczaniu sie fazy stalej w obszarze drugiego przefruistu, a wiec skróci sie okres rozruchu urzadzenia, to znaczy szybciej osiagnie sie pozadany stan równo¬ wagi.Do przeprowadzenia zgodnego z wynalazkiem sposobu przewidziane jest urzadzenie z kolumna wymiany majaca co najmniej jedna pólke w któ¬ rej, zgodnie z wynalazkiem, pólka przykrywajaca przekrój poprzeczny w swietle kolumny wymiany w poblizu swego obrzeza ma pierwszy i drugi przepust. W obszarze pierwszego przepustu prze¬ widziane jest urzadzenie odwracajace. Przepusty sa umieszczone przewaznie bezposrednio przy obrzezu dna, to znaczy bezposrednio przy sciance wewnetrznej kolumny wymiany, lecz moga sie równiez znajdowac w pewnej od miej odleglosci, o ile jest to w niektórych przypadkach korzystne.Wielkosc obydwu przepustów, jak juz poprzednio podano, zostaje tak ustalona, ze na skutek róznicy cisnien tworzacej sie w strefie uspokojenia dru¬ giego przepustu, strumien dostatecznie szybko przeplywa przez drugi przepust, by równiez pod pólka osiagnac ponownie pozadany pionowy ruch obrotowy, który umozliiwia intensywne wymiesza¬ nie z doprowadzanym od dolu lzejszym strumie¬ niem. Taki przebieg przeplywu ma na ogól miej¬ sce, jesli zgodnie z inna propozycja wynalazku, pierwszy przepust ma mniejszy przekrój poprzecz¬ ny przelotu niz drugi.Jesli w miejsce kolumny wymiany z jedna je¬ dyna pólka zostanie zastosowana kolumna wy¬ miany z wieksza iloscia pólek umieszczonych w odstepach od siebie, aby uzyskac intensywniej¬ sza wymiane masy, to zgodnie z wynalazkiem przy nastepujacych po sobie pólkach przepusty tego sa¬ mego rodzaju sa umieszczone przestawnie wzgle¬ dem siebie, przewaznie przeciwlegle do siebie. Dla przykladu, przy jednej pólce pionowy przepust lezy przy lewym obrzezu, podczas gdy w nastepnej pól¬ ce jest en umieszczony przy prawym obrzezu, przewaznie akurat przeciwlegle do tego w drugim dnie. Przez to jest w sposób korzystny zapew¬ niane, ze odpowiednie przepusty znajduja sie aku¬ rat tam, gdzie tworza sie samoistnie strefy uspo¬ kojenia powiazane z pionowym ruchem obroto¬ wym. Tak wiec nie sa potrzebne wtedy zadne do¬ datkowe pomocnicze urzadzenia odwracajace i za¬ pewnione jest dobre wykorzystanie wysokosci ko¬ lumny.Zgodnie z dalszym rozwinieciem wynalazku ta jedna co najmniej pólka kolumny wymiany jest umieszczona poziomo, a urzadzenie odwracajace stanowi wychodzaca z zewnetrznego obrzeza ko¬ lumny wymiany, umieszczona poziomo, blacha czy plyta kierujaca lub podobnie dzialajacy element, 4%528 6 który znajduje sie ponad pólka, przy czym miedzy jej wewnetrzna, dolna krawedzia i dnem pozosta¬ wiona jest szczelina. Na zachowanie sie przeply¬ wu wchodzacego z dolu, przez pierwszy przepust lzejszego strumienia zgodnie z natura ma przy tym dodatkowo wplyw wielkosc szczeliny miedzy dol¬ nym koncem blachy, czy plyty kierujacej lub po¬ dobnie dzialajacego elementu a dnem.Szczególnie korzystne wykonanie zgodnego z wy¬ nalazkiem urzadzania polega na tym, ze ta co naj¬ mniej jedna pólka kolumny wymiany umieszczona jest pochylo a jej górny odcinek tworzy jedno¬ czesnie urzadzenie odwracajace. Wbudowanie spe¬ cjalnego urzadzenia odwracajacego nie jest przy tym konieczne.Pierwszy przepust jest wykonany w górnym ob¬ szarze dna, podczas gdy drugi przepust umiesz¬ czony jest na dole. Ukosne ustawienie pólki sprzy¬ ja poza tym równiez wyksztalceniu sie strefy uspo¬ kojenia w zakresie katowym powyzej drugiego przepustu wzglednie ponizej pierwszego przepustu, poniewaz przy normalnym zrównowazonym stanie kolumny wymiany pionowy ruch obrotowy w prze¬ ciwienstwie do poziomego ustawienia pólki, nie oddzialuje na te zakresy. Ukosne ustawienie pólki jest równiez przewidziane do zastosowania w kolumnach wymiany o wiekszej ilosci pólek, dla otrzymania wielostopniowych kolumn o ukosnych pólkach, które /w porównaniu do uzy¬ skanej wymiany masy, odznaczaja sie wzglednie niewielka wysokoscia budowy, poniewaz obie stre¬ fy uspokojenia, przedzielone sa w nich ukosna pólka i leza niejako obok siebie podczas gdy w kolumnie o poziomej pólce leza one zawsze jed¬ na nad druga.Przy wiekszej ilosci pólek nastepujace po sobie pólki sa zawsze nachylone w przeciwna strone.Katy nachylenia pólki wzglednie pólek w ko¬ lumnie wymiany o ukosnych pólkach zaleza tu równiez od konkretnego rodzaju niejednorodnego ukladu dla wymiany masy wystepujacego w po¬ szczególnych zastosowaniach. Tak na przyklad przy procesie przemywania z ciezszym strumieniem, który zawiera stala faze w postaci czastek,, dobie¬ ra sie przede wszystkim akurat tak duzy kat na¬ chylenia, ze w dolnym obszarze pólki, to znaczy ponad drugim przepustem, roisnie taka pulchna warstwa substancji w fazie stalej, ze zapewniony jest niezbedny dla ruchu obrotowego optymalny spadek cisnienia w stosunku do pierwszego prze¬ pustu. Jesli dobierze sie zbyt duzy kat nachylenia, to znaczy ze pólka zostanie umieszczona zbyt ukos¬ nie, to istnieje niebezpieczenstwo tworzenia sie mostu z warstwy substancji w fazie stalej powyzej drugiego przepustu i dalszy przeplyw do obszaru ponizej pólki zostaje zaklócany lub nawet unie¬ mozliwiony.Równiez wysokosc budowy kolumny wymiany zostaje przez to niepotrzebnie zwiekszona. Inaczej natomiast ukladaja sie te zaleznosci na przyklad w procesach abstrakcji w ukladzie ciecz-ciecz, po¬ niewaz tu okazuja sie korzystne wielkie strefy uspokojenia wzglednie zakresy osadzania sie i do tego odpowiednio wielkie katy nachylenia. Nie istnieje tu stala faza w postaci czastek, nie zacho¬ dzi wiec obawa zaklócajacego tworzenia sie mo¬ stu w obszarze drugiego przepustu. Z uwagi na mozliwie najbardziej ekonomiczny sposób prowa¬ dzenia procesu i tu jest wskazane, w poszczegól- nych zastosowaniach, ustalac najkorzystniejszy kat nachylenia dla wytworzenia ruchu obrotowego i rozdzielenie faz na obie strefy uspokojenia przez odpowiednie próby optymalizacji.Przy ukosnie umieszczonej pólce, zgodnie z wy- nalazkiem, pólka moze byc prócz tego zaopatrzona, dodatkowo w pierwszym przepuscie w przylegaja¬ cym do niego obszarze, w dalsze wyciecia, szcze¬ liny lub podobne otwory. Okazuje sie to na przy¬ klad wówczas korzystne, gdy trzeba zapobiec te- miu, by sklonna do tworzenia mostu stala faza w ksztalcie czastek, jak dla przykladu krysztaly dwumetyloterefitalainu (DMT), nie mogla sie bar¬ dziej lub mniej mocno osadzac na ukosnej pólce.Zapobiega sie temu przeiz doprowadzanie lzejsze- go strumienia z dolu do góry nie tylko przez pierwszy przepust, lecz w pewnym niewielkim stopniu równiez przez wyciecia, szczeliny lub po¬ dobne otwory w górnym obszarze dna i przez to rozluznienie dodatkowo warstwy substancji w fa- zie stalej. Te pomocnicze otwory przelotowe ogra¬ niczaja sie przy tym do górneglo obszaru pólki, aby zapobiec zaklóceniom przez lzejszy strumien dol¬ nej strefy uspokojenia.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przy- kladach wykonania na rysunku, na którym figu¬ ra 1 przedstawia kolumne wymiany dla ukladu cialo stale-ciecz, figura 2 — kolumne wymiany dla ukladu ciecz-ciecz, figura 3 — stosunku prze¬ plywu w kolumnie wymiany z poziomymi pól- kami, figura 4a i 4b — te stosunki w^ kolumnie z ukoisnymi pólkami oraz figury 5a i 5b przed¬ stawiaja rózne formy pólek.Jak pokazano na rysunku (Fig. 1), kolumna wy¬ miany 1 z glowica 2 i odstojinikiem 3 ma ukosnie 40 umieszczone pólki 4 z pierwszym przepustem 5 i z drugim przepustem 6. W miejscu A jest po¬ dawany za pomoca rury wprowadzajacej, umiesz¬ czonej centralnie w glowicy 2, ciezszy strumien, którym na przyklad jest oczyszczana zawiesina ^5 z DMT i przesacza. Przesacz jest metainblowym roztworem nieuzytecznych pozostalosci surowego DMT, zawierajacym glównie dwumetyloizoftalan (DMI) i dwuimetyloortoftalan (DMO), ale obok tego równiez skladnik wysokowrzacy i pewne niewiel- 50 kie skladniki DMT.W miejscu B po dokonanej wymianie masy, ciezszy strumien, którym w tym przypadku jest oczyszczony DMT w cieczy do przemywania, tu metanol zostaje odciagniety. Lzejszy strumien, tu 55 metanol, jest podawany w miejscu C za pomoca przewodu pierscieniowego umieszczonego w od- stojiniku 3 i przeplywa przez kolumne wymiany 1 z dolu do góry w przeciwpradzJie do ciezszego stru¬ mienia. 60 ;W glowicy 2 lzejszy strumien, którym w wybra¬ nym tu przykladzie jest mieszanina filtratu i me¬ tanolu zostaje odciagniety. Wreszcie w odstojniku, w miejscu E, jeszcze dodatkowo zostaje do mie¬ szania wprowadzona ciecz,, tu równiez metanol, aby 65 ulatwic odciagniecie w miejscu B ciezszego stru-9 96526 mienia. W odróznieniu do przedstawionego na ry¬ sunku (fig. 1) przemywania w przeciwpradzie, przedstawiono tez (fig. 2) kolumne wymiany do ekstrakcji w ukladzie ciecz-ciecz, jaka jest na przyklad przewidziana do oddzielania roztworu kwas octowynksylen. R6wniiez wtedy w glowicy 2 kolumny 1 z pólkami 4 i przepustami 5, 6 w miej¬ scu F, jest znowu podawany ciezszy strumien, tu woda^ i w miejscu G odciagniety jako tak zwany ekstrakt (tu woda w roztworze z kwasem octo¬ wym),.Lzejszy strumien, tu roztwór zlozony z ksylenu i kwasu octowego, zostaje w miejscu H podany w odstojniku 3 i odciagniety w miejscu I w glo¬ wicy 2, tu jako oddzielony ksylen. Oczywiscie w podobny sposób moglaby zostac uzyta tego ro¬ dzaju kolumna wymiany do przeprowadzenia na przyklad ekstrakcji w ukladzie cialo stale-ciecz, jak to ma miejsce przy ekstrakcji nasion soi za pomoca heksanu,, przy czym jednak wa¬ runki przeplywu sa bardziej zblizane do prania w przeciwpradzie cialo stale-ciecz.Na rysumiku (fig. 3) jest przedstawiany wycinek kolumny wymiany 1 z umieszczonymi poziomo pólkami 4. Powyzej pierwszego przepustu 5 prze¬ widziane jest urzadzenie zwrotne, w tym przy¬ padku blacha kierunkowa 7 wchodzaca ukosnie w kolumne wymiany 1, zamknieta od spodu pozio¬ ma blacha 8, aby zapobiec niepozadanym osadom miedzy blacha kierunkowa i scianka wewnetrzna 9 kolumny wymiany 1.Miedzy dolna krawedzia 10 urzadzenia zwrotne¬ go i pólka 4 jest utworzona szczelina 11. Przez pierwszy przepust 5 i szczeline 11 przechodzi do góry lzejszy strumien zaznaczony pojedyncza strzalka K, podczas gdy ciezszy strumien, zazna¬ czony podwójna strzalka L, przeplywa w dól przez przepust 6 pólki 4. W obszarze M, bedacym strefa mieszania, ciezszy strumien zostaje, za pomoca urzadzenia zwrotnego, obrócony w pionowy ruch obrotowy, w który zostaje tez wciagniety lzejszy strumien. W strefie mieszania M nastepuje z jed¬ nej strony wymiana masy, z.drugiej zas na skutek istniejacych róznic gestosci, ponowne rozdzielenie strumieni.W stacjonarnym stanie ciezszy strumien wzbo¬ gaca sie w obszarze N, zaznaczonym kreskowa¬ niem, nad drugim przepustem 6, podczas gdy lzej¬ szy strumien — w obszarze P, ponizej pionowego przepustu 5. Stad nastepnie strumienie przechodza do przyleglych stopni kolumny wymiany 1, przy czym na skutek procesu wymiany masy odbywa¬ jacego sie w poszczególnych stopniach, sklad stru¬ mieni stale sie zmienia.Figury 4a i 4b przedstawiaja wycinek wielostop¬ niowych kolumn o ukosnych pólkach. Uklad .przed¬ stawiony na figurze 4a ze wzglednie duzymi dru¬ gimi przepustami 6 (w porównaniu z pierwszymi przepustami 5) jest szczególnie przydatny dla wy¬ miany masy w ukladzie cialo stale-ciecz na przy¬ klad wiec dla przemywania w przeciwpradzie DMT. Sposób pracy pólki tej kolumny zostanie po¬ nizej szczególowo objasniony. Lzejsza ciecz zostaje, Zgodnie ze strzalka K, przeprowadzana przez ko¬ lumne z dolu do góry, podczas gdy zawiesina zlo¬ zona z czastek ciala stalego o wiekszej gestosci zo¬ staje podana z góry. Czastki ciala stalego poru¬ szaja sie zgodnie z prawami predkosci opadania zesjpolów czastek ku dolowi.Przy uruchomieniu kolumny wymiany 1, od pewnej ilosci czastek ciala stalego wzglednie do¬ prowadzanej z dolu w przeciwpradzie cieczy szyb¬ kosc w przepustach 5, 6 jest tak duza, ze czastki nie moga juz przez nie przechodzic i skupiaja sie z powodu ukosnego ustawienia pólki 4, w zakre¬ sie powyzej dolnego przepustu 6. Przy tym zostaja one umieszczone przez przechodzaca jeszcze pTzez dolny przepust 6 ciecz w przeciwpradzie i wpro¬ wadzone w ruch obrotowy, który w kazdym razie ma jeszcze wzglednie niewielki zasieg objetosciowy.Przy dalszym doplywie czastek ciala stalego sku¬ piaja sie one w dolnym obszarze pólki 4 i tworza tam warstwe czastek, przez która, odpowiednio do stosunku cisnien obydwu strumieni, przeplywa ciecz. Jesli w ten sposób powstanie w obszarze przepustu 6 wystarczajaco duzy spadek cisnienia, to zgodnie ze strzalka L, zawieszone czasteczki cia¬ la stalego wplywaja przez dolny przepust 6 pólki 4 na dól, do nastepnego stopnia, podczas gdy jako wyrównanie tego lzejszy strumien plynie zgod¬ nie ze strzalka K,do góry przez górny przepust 5 tej samej pólki 4. Przeplywajaca w dól zawiesina czastek w górnym obszarze 14 kolejnej pólki 4' zmienia kierunek i: porywa przy tym ze soba, zgodnie ze strzalka K, przechodzaca p/rzez górny przepust 5' tej pólki, ciecz przeciwpradowa, która zostaje przy tym zdyspergowana i przemieszana z zawiesina czastek.Powstaje silny strumien wzdluz górnego i srod¬ kowego zakresu pólki 4', który w dolnym obsza¬ rze tej pólki zostaje skierowany do góry, wzdluz istniejacej tam warstwy czastek. Na skutek tego powstaje pionowy nich obrotowy, który podobnie jak ruch obrotowy podczas okresu rozruchu, odby¬ wa sie zgodnie z obrotem wskazówek zegara, jed¬ nakze w przeciwienstwie do okresu rozruchu obej¬ muje swym zasiegiem o wiele wieksza przestrzen stopnia. W tym zakresie w strefie mieszania M obydwa strumienie sa ze soba intensywnie wymie¬ szane tak, ze tu w najkorzystniejszych warunkach nastapic moze wymiana masy.Strefa mieszania M jest od dolu ograniczona przez strefe osadzania sie lub uspokojenia, na ry¬ sunku dla odróznienia od strefy mieszania M, za¬ znaczona wezszym kreskowaniem. Od góry strefa mieszania M jest w przyblizeniu ograniczona po¬ zorna plaszczyzna pozioma, która przebiega przez dolna krawedz dna 4. W pomieszczeniu powyzej tej plaszczyzny utworzona jest strefa osadzania sie lub uspokojenia P. W tej strefie znajduje sie praktycznie jeszcze tylko lzejsza ciecz przeciw¬ pradowa, poniewaz w normalnych warunkach ru¬ chowych szybkosci przeplywu w tym zakresie sa zbyt male, aby tu utrzymac w zawieszeniu, czy nawet przenosic czastki. Tworzy sie dosyc kla¬ rowna warstwa cieczy nad niespokojna, niejedno¬ rodna, powierzchnia przeplywu strefy mieszania M. Przedstawiony tu proces dla jednego stopnia powtarza sie odpowiednio w dalszych stopniach 40 45 50 55 60li kolumny wymiany 1, przy czym jednak kierunek ruchu obrotowego zmienia sie na kazdym stopniu.Praktycznie wystepuja zawsze takie same formy przeplywu, chociaz sklad strumieni od stopnia do stopnia coraz bardziej sie zmienia. Zgodnie z po¬ przednio przy figurze 1 przytoczonym przykladem przemywania przeciwpradowego przy pomocy DMT oznaczaloby to, ze w naj.wyz.szym wzglednie w gór¬ nych stopniach kolumny wymiany, w strefach uspokojenia N, zanieczyszczona zawiesina z DMT i filtratu jeszcze sie wzbogaca, z której filtrat tym bardziej wymieniany jest na metanol, im ciez¬ szy strumien przesuwa sie w dól w kolumnie wy¬ miany, az wreszcie w odstojmiku kolumny wymia¬ ny moze zostac odciagnieta praktycznie czysta za¬ wiesina z DMT i metanolu. W odwrotny sposób zmienia sie z dolu podawana ciecz przeciwprado- wa metanol, która wzbogaca sie w strefie uspoko¬ jenia P i zawiera tym wiecej filtratu, im blizej jest glowicy 2 kolumny wymiany 1. Ten w opar¬ ciu o figure 4a opisany stacjonarny stan dla ukla¬ du cialo stale-ciecz przedstawia stan równowagi miedzy strumieniami, ustawiajacy sie samorzutnie i w sposób korzystny równiez przy duzych grani¬ cach obciazenia samorzutnie sie reguluje, to zna¬ czy ze kolumna wymiany nastawia sie niejako automatycznie na zadana wydajnosc.Jesli sie przyjmie, na przyklad stala ilosc cie¬ czy przeciwpradowej, która mozna bardzo latwo regulowac i utrzymac, to przy zwiekszeniu ciez¬ szego strumienia i przez to równiez strumienia czastek dochodzi do zwiekszenia warstwy nad dol¬ nym lub tez drugim przepustem 6. Zwieksza sie przez to jednak róznica cisnien, co znowu pociaga za soba wzrost absolutnej predkosci strumienia czastek przez przepust 6, w dól, do nastepnego stopnia.Jesli natomiast przy stalej ilosci cieczy przeciw¬ pradowej strumien czastek zostanie mocno zmniej¬ szony, to wyksztalca sie pulsujacy przeplyw czastek przez dolny przepust 6 w kierunku nastepnej gleb¬ szej pólki. Ciecz przeciwpradowa przeplywa wów¬ czas z jednej strony przez górny przepust 5, z dru¬ giej, równiez pulsujaco, przez dolny przepust 6 do góry. W ostatnim przypadku ciecz przeciwpradowa wchodzi wówczas stycznie w wytworzony nad dnem pionowy ruch obrotowy i w ten sposób wzmacnia jeszcze wytworzenie sie tego przeplywu.Nawet przy bardzo malej ilosci przeciwpiradu sa- moregulacja zgodnej z wynalazkiem kolumny wy¬ miany jeszcze sie tak zaznacza, a utrzymanie ru¬ chu obrotowego i przez to pozostawanie czastek w poszczególnych stopniach jest tak silne, ze szyb¬ kie opróznienie slupa lub kolumny jest mozliwe jedynie przy wspólpradzie obydwu strumieni ilos¬ ciowych.Przekroczenie wydajnosci kolumny przez zbyt duzy strumien czastek pociaga za soba silne po¬ wiekszenie sie warstwy nad dolnym przepustem 6, przez co najpierw ruch obrotowy zostaje ograni¬ czony do niewielkiej czesci pomieszczenia stopnia, aby wreszcie przy dalszym wzroscie obciazenia czastkami calkowicie zaniknac. Przy dalszym jesz¬ cze zwiekszeniu doprowadzanej ilosci czastek do¬ chodzi do przeplywu czastek do góry i przez to 9652S 12 do zapchania sie kolumny. Przy stalym strumieniu czastek i zmiennej ilosci cieczy w przeciwpradzie nastawiaja sie wlasciwie odpowiednie postacie przeplywu.Na rysunku (fig. 4b) przedstawione sa postacie przeplywu, tak jak wystepuja one w stanie zrów¬ nowazonym kolumny wymiany dla ukladu ciecz- -ciecz. Przy tym dla odpowiednich szczególów — uzyte zostaly te same oznaczenia (porównanie z fig. 4a). Róznica polega jedynie na tym, ze nie ma zadnej stalej fazy w formie czastek i stosow¬ nie do tego drugi przepust 6 nie jest wdeie wiek¬ szy niz pierwszy przepust 5. W zaleznosci od istniejacego niejednorodnego ukladu mogloby na- !5 wet byc pod pewnymi warunkami mozliwe, aby przepust mial w swietle mniejszy, przekrój po¬ przeczny przelotu niz przepust 5, dla osiagniecia optymalnej róznicy cisnien niezbednej dla ruchu obrotowego. Jesli na przyklad, jak na rysunku (fig. 2) przyjmie sie,, ze w danym niejednorodnym ukladzie chodzi o oddzielenie ksylenu i kwasu octowego, to strumien wzbogacajacy sie w strefie uspokojenia N wykazuje wode ze stale wzrasta¬ jaca od góry do dolu zawartoscia kwasu octowego, podczas gdy strumien wzbogacajacy sie w strefie uspokojenia P zawiera, od dolu do góry, coraz mniej k(wasu octowego tak, ze wreszcie z glowicy 2 kolumny 1 moze byc odciagniety praktycznie czysty ksylen. W strefie mieszania M odbywa sie odpowiednie wymieszanie obydwu strumieni.Równiez w tym przypadku zgodny z wynalaz¬ kiem sposób okazuje sie korzystny, poniewaz na skutek intensywnej wymiany masy w porównaniu do tradycyjnego sposobu, przy jednakowej ilosci wody dla przeciwpradu, naklady na urzadzenie i eksploatacje sa nizsze. Na rysunku (fig. 5a i fig. 5b) pokazano dwa przyklady mozliwych do wy¬ konania form pólek 4.Zgodnie z rysunkiem (fig. 5a) wewnatrz kolium- 40 ny wymiany 1 posiadajacej kolisty przekrój po¬ przeczny, pólki 4, pokazane w widoku z góry, sa umieszczane poziomo lub pochylo. Pierwszy prze¬ pust 5 jest tu wykonany jako waska pierscieniowa szczelina miedzy scianka wewnetrzna 9 kolumny 45 i wymiany 1 i pólka 4 wykonana na przyklad z blachy. Przechodzi on bezposrednio w drugi przepust 6, móglby jednak byc równiez od niego oddzieilony przez szersze lub wezsze zeberko po¬ srednie. Pólka 4 jest zamocowana w kolumnie wy- ° miany 1 za pomoca nie przedstawionej podpory, katownika przytrzymujacego lub podobnie. Pólka 4 przedstawiona na rysumiku (fig. 5b) równiez w wi¬ doku z góry ma pierwszy przepust 5, umieszczony naprzeciw drugiego, wiekszego, przepustu 6 i od 55 niego oddzielony. Takie wykonanie jest na ogól korzystniejsze niz to wedlug figury 5a. W zakresie przyleglym do pierwszego przepustu 5 moga byc jeszcze przewidziane dodatkowe wyciecia, szcze¬ liny lub podobnie dzialajace elementy 12. 60 Opisany wyzej na przykladzie przemywania w przeciwpradzie lub ekstrakcji, zgodny z wyna¬ lazkiem sposób wymiany masy miedzy dwoma nie¬ jednorodnymi ukladami moze byc zawsze z korzys¬ cia wówczas zastosowany, gdy procesy wymiany 65 masy — jak potrzeba równiez w polaczeniu z pro-96528 13 cesami wymiany ciepla — maja byc przeprowa¬ dzone przy najmniejszym powrotnym wymiesza¬ niu, najwiekszej statecznosci ruchu, mozliwie ma¬ lej ilosci przeciwpradu i/lub przy mocno zmien¬ nych strumieniach.Dla dalszego objasnienia zgodnego z wynalazkiem sposobu podaje sie ponizej kilka przykladów za¬ stosowania: Przyklad I. Uklad: DMT/filtrat — Metanol Aparatura: kolumna szklana, srednica 225 mm, wysokosc 4000 mm, przekrój poprzeczny 395 cm2 Czesci wbudowane: 16 ukosnych pólek, odleglosc imiedzy pólkami (mierzona miedzy tymi sa¬ mymi punktami pólek) 240 mm, nachylenie (do poziomu) 40° przekrój poprzeczny w swietle pierwszego przepustu okolo 18 cm2, przekrój poprzeczny w swietle drugiego przepustu 154 cm2.Doplyw: 320 l/h zawiesiny z 300 g DMT/1 filtratu (0 l/h metanolu Odplyw: 290 l/h zawiesiny z 350 g DMT/1 metanolu 380 l/h roztwór filtratnmetainol Liczba kwasowa: produkt wsadowy 1,8 produkt wylotowy (prane DMT) 0,6 Liczba kwasowa jest miara czystosci DMT ¦i podaje ile miligramów wodorotlenku po¬ tasowego potrzeba do zobojetnienia roztworu 1 grama produktu w chloroformie.W .porównaniu do tego liczba kwasowa tego sa¬ mego produktu wsadowego po tradycyjnym, kosz¬ townym, dwukrotnym odwirowaniu (przy czym w miedzyczasie nastepowalo wymieszanie z meta¬ nolem tej samej czystosci jak w przykladzie): 0,4.Wedlug zgodnego z wynalazkiem sposobu otrzyma¬ no wiec produkt praktycznie tej samej czystosci przy znacznie nizszych nakladach.Przyklad II. Uklad: DMT/filtrat — metanol Aparatura: Kolumna ze stali VA, srednica 900 mm, Wysokosc 5000 mm, przekrój 6360 cm2 Czesci wbudowane: 15 ukosnych pólek ,odleglosc miedzy pólkami (mierzona miedzy tymi sa¬ mymi punktami) 450 mm, nachylenie (do poziomu) 30°. przekrój poprzeczny w swietle pierwszego przepustu ca 90 cm2 przekrój poprzeczny w swietle drugiego przepustu 278 cm2 Doplyw: 6000 l/h zawiesiny z 300 g DMT/1 filtratu 4800 l/h metanolu Odplyw: 5500 l/h zawiesiny z 330 g DMT/1 metanolu 5300 l/h roztworu filtratnmetanol Liczba kwasowa: Produkt wsadowy 1,2 Produkt wylotowy 0^15 Przyklad III. Uklad i aparatura oraz czesci wbudowane jak w przykladzie II, jest tylko róz¬ nica w swietle przekroju poprzecznego drugiego przepustu, który wynosi 2190 cm2. • Doplyw: 5000 l/h zawiesiny z 300 g DMT/1 filtratu 5500 l/h metanolu Odplyw: 4500 l/h zawiesiny z 350 g DMT/1 metanolu 6000 l/h roztworu filtrat^metanol Liczba kwasowa: produkt wsadowy 1,18 produkt wylotowy 0,2ll W porównaniu do przykladu II, na skutek nie- 14 korzystnie wybranego drugiego przepustu, przy gorszej liczbie kwasowej produktu wylotowego zuzycie metanolu jest znacznie wieksze.Przyklad IV. Uklad: Kule szklane w scie- kach-wodzie, Srednia srednica kul 0,15 mm Aparatura: Kolumna szklana, srednica 40 mm, wy¬ sokosc 1000 mm3 przekrój poprzeczny 12,6 cm2 Czesci wbudowane: 100 ukosnych pólek, odstep miedzy tymi samymi punktami 35 mm, na¬ chylenie do poziomu 30°, przekrój poprzeczny iw swietle pierwszego przepustu ca 0,5 cm2 przekrój poprzeczny w swietle drugiego przepustu 295 cm2 Doplyw: 100 l/h zawiesiny z 150 g kulek szkla¬ nych/l scieków 120 l/h wody pluczacej Odplyiw: 100 l/h zawiesiny z 150 g kulek szkla¬ nych/l wody 120 l/h scieków Przyklad V. Uklad i aparatura jak w przy¬ kladzie 4 Czesci wbudowane: 10 ukosnych pólek, dostep miedzy tymi samymi punktami 55 mm, na¬ chylenie do poziomu 50°, przekrój poprzecz- ny w swietle pierwszego przepustu ca 0,6 cm2 przekrój poprzeczny w swietle drugiego przepustu 2,4 cm2 Doplyw: 100 l/h zawiesiny ze 100 g kulek szkla¬ nych/l scieków 105 l/h wody pluczacej Odplyw: 100 l/h zawiesiny ze 100 g kulek szkla¬ nych/l wK)dy 105 l/h scieków 40 50 55 PL PL PL PL PL PL PL PL