RU1813480C - Смесительно-отстойный экстрактор - Google Patents

Abstract

Использование: в химической, радиохимической и других отрасл х промышленности дл  проведени  процесса экстракции в системе жидкость-жидкость . Сущность изобретени : экстрактор состоит из смесительной камеры 1, установленного в ней смесительно- транспортирующего устройства 2, отстойной камеры 3, цилиндрического корпуса 4 с перфорированным дном 6, наполненного зернистым материалом с размером частиц 0,2-2 мм и плотностью г/см3, штуцеров ввода соответственно легкой и т желой фаз 7 и 8, перелива органической фазы 9 и . гидрозатвора 10. 1 ил.

Description

Ё

Изобретение относитс  к конструкци м смесительно-6тстоиных экстракторов камерного ( щичного) типа и может быть использовано в химической, радиохимической и других отрасл х промышленности дл  проведени  процесса экстракции в системе жидкость-жидкость .

Известны смесительно-отстойные экстракторы, содержащие смесительную и отстойную камеры. В смесительной камере устанавливаетс  устройство дл  диспергировани  и смешени  фаз, одновременно осуществл ющее транспортировку образовавшейс  эмульсии за счет создани  гидравлического напоРЗ DJЭкстракторы такого типа широко распространены в промышленности, так как имеют высокий КПД, просты по устройству и их работа легко автоматизируетс .

Однако такие экстракторы имеют существенный недостаток, снижающей экономическую и техническую эффективность их использовани , а именно большой объем отстойной камеры и, как следствие длительное врем  пребывани  фаз в аппарате. Это приводит к увеличению габаритов экстракторов и требует больших производственных площадей . Кроме того, применительно к радиохимическим производствам при длительном контакте органического экстр- агента с водной фазой идет его разложение за счет гидролиза и радиоли- за.

Известно устройство дл  разделени  эмульсий X, в котором разделение эмульсии происходит за счет коалес00 О)

00

о

ценции капель при прохождении между перегородками различной конструк- ции и их последующего отстаивани . Подобные устройства усложн ют конструкцию экстрактора за счет горизонтального расположени  и необходимости обеспечени  равномерного распределени  потока по сечению устройства.

Известен смесительно-отстойный экстрактор дл  системы жидкость-жидкость , содержащий отстойную камеру и отделенную от нее перегородкой смесительную камеру, в которой располагаетс  смесительно-транспортирую- щее устройство, выполненное в виде стакана с размещенными на его боковой поверхности лопатками и расположенными внутри радиальными перегородками . Доньну ко стакана. перфорировано . и обращено к выходу из смесительной камеры. Контактирующие фазы в нем перемешиваютс  лопаст ми и одновременн транспортируютс  вверх. Между смесител ми расположены неподвижные ребра с отогнутым против вращени  :потока входным Концом Т. Поток эмульсии при этом успокаиваетс , его скорость уменьшаетс  за счет увеличени  сечени , и создаютс  услови  дл  частичной коалесценции дисперсной фазы. Благодар  неоднократному повторению процессов диспергировани  - коалесценции резко ускор етс  скорость мае сопередачи, что позвол ет обеспечить высокий КПД без тонкого дроблени  ка пель. Использование данного экстрактора позвол ет повысить производительность аппарата не более, чем на. 30%, так как работа второго основного узла отстойной, камеры улучшаетс  только ;за счет исключени  наиболее мелких капель эмульсии. Следовательно , этому аппарату присущи в целом отмеченные недостатки.

Цель изобретени  - повышение эффективности и производительности сме сйтельно-отстойного экстрактора,, уменьшение его габаритов и времени пребывани  фаз.

На чертеже изображен общий вид предлагаемого смесительно-отстойно- г о экстрактора, где стрелками со сплошной линией обозначен путь т желой фазы, пунктирной - легкой фазы, пунктирной с точками - эмульсии. Экстрактор состоит из смесительной камеры 1, установленного в ней

5

0

5

0

0

5

5

0

5

смесительно-транспортирующего устройства 2, отстойной камеры 3, цилиндрического корпуса 4, наполненного зернистым материалом 5, с перфорированным дном 6, штуцеров ввода соответственно легкой и т желой фаз 7 и 8, перелива органической фазы 9 и гидрозатвора 10.

Экстрактор работает следующим образом .

Легка  и т жела  фазы через штуцеры 7 и. 8 соответственно поступают в смесительную камеру 1, перемешиваютс  и транспортируютс  вверх смеси- тельно-транспортирующим устройством 2. Эмульси  через перфорированное дно входит в корпус 4, проходит затем через псевдоожиженный слой зернистого материала 5. В слое происход т коалесценци  капель и образование струй дисперсной фазы, которые вместе со сплошной фазой переливаютс  в отстойную камеру 3. Легка  фаза выходит из отстойной камеры через пер елив 9, а т жела  фаза-- через гидрозатвор 10.

Предлагаема  конструкци  экстрактора обладает следующими преимуществами : ..

повышение нагрузки на отстойную камеру (производительности) в 5 - 10 раз;. уменьшение времени пребывани  фаз в аппарате, следовательно уменьшение радиолиза и гидролиза экстрагента в соответствующее число раз, что особенно существенно в радиохимических процессах;

сокращение производственных площадей дл  размещени  экстракторов в 5-8 раз.

Результаты проведенных исследований представлены данными, приведенными в табл. 1 и 2.

Так, в табл. 1 приведены данные по достигнутым нагрузкам, соответствующим им величинам сло  эмульсии и взаимного уноса фаз в зависимости от природы зернистых материалов и разме-.. ров их частиц. Испытани  проводили на системе азотна  кислота - 30%-ный раствор трибутилфосфата в углеводородном разбавителе.

Из приведенных данных следует, что коалесценци  на стекл нных сферах протекает удовлетворительно при на- грузках на площадь отстойной камеры до 30 .ч. При более высоких на54813480 происходит повышенный взаимдо ча ну те го то зо

ный унос фаз.

Порошки из электрокорунда с размером частиц 0, мм и насыпным весом 2 г/см3 позвол ют осуществл ть коалесценцию при нагрузках до 60 м3/м2-ч, что в 6 раз выше, чем дл  смесител -отстойника типа Краб

Лучше всего зарекомендовали себ  металлические сферические порошки (МСП), из которых фракци  0,4-0,6 мм позвол ет достичь нагрузок более 70 м3/м2-ч при взаимном уносе фаз примерно 0,1%.

В табл. 2 приведены результаты сравнительных стендовых испытаний моделей прототипа и за вл емого экстрактора , В качестве зернистого материала использовали МСП из сплава ЭИ-943, фракции 0,2-0,6. мм. Определ ли допустимые по уносу фаз нагрузки на отстойную, камеру при различных интенсивност х перемешивани  контак- тируемых фаз.

Целесообразно площадь сечени  цилиндрического корпуса выбирать такой чтобы обеспечить во врем  работы экстрактора псевдоожиженное состо ние сло  зернистого материала. Достигаетс  это за счет того, что скорость потока эмульсии Wg в расчете на пустое .сечение выше критической скорости WK начала псевдоожижени  и ниже скорости витани  частиц W&.

С учетом неизбежных практически колебаний расходов растворов, поступающих в экстрактор, было определено соотношение

1,2WkerW3Ј0,8We.

3480

Высота цилиндрического корпуса должна исключать возможность уноса частиц зернистого материала в отстойную камеру без использовани  дополнительных дренажных устройств. Дл  этого над слоем псевдоожиженного зернистого материала должна быть свободна  зона. Чрезмерна  высота зоны увеличит

0 габариты аппарата, но не приведет к улучшению его работы.

Приведенные расчеты и результаты опытов позволили выбрать с учетом расширени  сло  и колебаний расходов

5 соотношение I

L St. 1,3 IbW3/WK.

где L - высота цилиндрического кор- 0пуса;

Н - высота сло  зернистого мате- ...риала.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   5„ „

   Смесительно-отстоиныи экстрактор

   дл  систем жидкость - жидкость, содержащий отстойную камеру и отделенную от нее перегородкой смесительную камеру со смесительно-транспортирую- щим устройством, отличающий с   т-ем, что, с целью повышени  производительности и эффективности , уменьшени  габаритов экстрактора и времени пребывани  контактирующих 5 фаз, он снабжен расположенными между смесительно-транспортирующим устройством и отстойной камерой цилиндрическим корпусом с перфорированным дном, наполненным зернистым материалом с размером частиц 0,2-2 мм и плотностью 3-8 г/см3.

   ч ., ;, Т.а .6 Л и .ц а 1

   0

   0

   -. / .. : ... . - .. : ..... .. . : .. . .

   Та 6 л и ц а 2

   Результаты сравнительных испытаний

   8

   Продолжение трбл.1