RU2147454C1

RU2147454C1 - Column mass-transfer apparatus

Info

Publication number: RU2147454C1
Application number: RU99101564A
Authority: RU
Inventors: А.В. Соловьев
Original assignee: Соловьев Александр Викторович; Калинников Владимир Трофимович; Захаров Виктор Иванович; Васильева Нина Яковлевна; Алексеев Алексей Иванович
Priority date: 1999-01-27
Filing date: 1999-01-27
Publication date: 2000-04-20

Abstract

FIELD: column mass-transfer apparatuses. SUBSTANCE: apparatus may be used in chemical, hydrometallurgical and other industries for conduction of processes of extraction, sorption, leaching and washing grainy and finely divided materials with liquid and gaseous reagents, including radioactive ones under direct flow and counterflow conditions. Essence of invention consists in that body of column mass-transfer apparatus has flat bottom and plate of vibration drive rod is rigid and perforated. In this case, end plate and branch pipe for withdrawal of reaction products are installed near body bottom so that in middle position of plate, its side edge is located opposite to branch pipe inlet. Branch pipe for withdrawal of reaction production preferably is directed upward with respect to body bottom at angle of 15-45 deg to apparatus axis. Each plate packing on vibration drive rod may have a row of coaxial identic inclined partitions made in the form of truncated regular pyramids. Angles of inclination of partitions of two neighboring packings relative to apparatus axis amounts to 30-60 and 120-150 deg, respectively. For operation both under direct-flow and counterflow conditions, body upper and lower parts are expandable. In this case, installed in body upper part is additional branch pipe for withdrawal of reaction products, and installed in body lower part is additional branch pipe for supply of initial reagent. EFFECT: reliable operation under conditions of intensive mass-transfer under direct-flow and counterflow conditions. 4 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к колонным массообменным аппаратам и может быть использовано в химической, гидрометаллургической и других отраслях промышленности для осуществления процессов экстракции, сорбции, выщелачивания и отмывки жидкими и газообразными реагентами зернистых и мелкодисперсных материалов, в том числе радиоактивных, в режимах прямотока и противотока. The invention relates to columnar mass transfer apparatuses and can be used in chemical, hydrometallurgical and other industries for the implementation of extraction, sorption, leaching and washing with liquid and gaseous reagents of granular and finely dispersed materials, including radioactive, in the forward flow and counterflow modes.

При осуществлении массообмена в системах жидкость - твердое и жидкость - жидкость возникает проблема обеспечения непрерывного процесса в связи с образованием осадков в реакционной зоне аппарата, которые, накапливаясь в его нижней части и отводящих трубопроводах, нарушают нормальную работу аппарата. Это приводит к необходимости периодической остановки аппарата для устранения накопившихся осадков, что снижает эффективность массообменного процесса в целом. When mass transfer is carried out in liquid-solid and liquid-liquid systems, the problem arises of providing a continuous process in connection with the formation of precipitation in the reaction zone of the apparatus, which, accumulating in its lower part and discharge pipelines, disrupt the normal operation of the apparatus. This leads to the need for periodic shutdown of the apparatus to eliminate accumulated precipitation, which reduces the efficiency of the mass transfer process as a whole.

Известен колонный массообменный аппарат (см. Авт. свид. СССР N 498012, М. Кл. ⁷ B 01 J 8/04, 1976), включающий вертикальный корпус с патрубками ввода и вывода реагентов, загрузочную трубу, установленную по оси корпуса, перфорированные тарелки, закрепленные на трубе, направляющий конус, размещенный под загрузочной трубой, и поплавок, жестко соединенный с конусом и установленный в нижней части корпуса с возможностью возвратно-поступательного движения. Нижняя перфорированная тарелка выполнена подвижной, соединена с поплавком и снабжена щетками, установленными по ее периферии.Known column mass transfer apparatus (see Aut. Certificate. USSR N 498012, M. Cl. ⁷ B 01 J 8/04, 1976), including a vertical housing with nozzles for input and output of reagents, a loading pipe mounted along the axis of the housing, perforated plates mounted on the pipe, a guide cone located under the loading pipe, and a float rigidly connected to the cone and mounted in the lower part of the body with the possibility of reciprocating motion. The lower perforated plate is movable, connected to the float and equipped with brushes mounted on its periphery.

Недостатками указанного аппарата являются его невысокая эффективность и ненадежность работы по причине повышенного износа уплотняющих элементов поплавка, особенно при использовании суспензий и агрессивных сред, что ведет к снижению производительности аппарата и его захлебыванию. Кроме того, аппарат не может работать в режиме прямотока, что ограничивает область его применения. The disadvantages of this apparatus are its low efficiency and unreliability of work due to increased wear of the sealing elements of the float, especially when using suspensions and aggressive media, which leads to a decrease in the productivity of the apparatus and its choking. In addition, the device cannot work in the forward flow mode, which limits its scope.

Известен также колонный массообменный аппарат (см. Авт. свид. СССР N 1095925, М. Кл.⁷ B 01 D 11/02, 1984), включающий вертикальный цилиндрический корпус с днищем и коаксиально размещенными внутри корпуса цилиндроконической обечайкой и направляющим цилиндром, имеющим в верхней части отстойную камеру, осевой шток с перфорированными тарелками, на конце которого закреплены стакан и эластичная концевая пластина, выполненная сплошной, вибропривод, соединенный со штоком, патрубки для подачи исходной суспензии и патрубки для вывода продуктов взаимодействия и непрореагировавшего остатка. Днище корпуса выполнено в виде усеченного конуса. Патрубки для подачи исходной суспензии установлены соответственно в отстойной камере и в цилиндроконической обечайке, а патрубки для вывода продуктов взаимодействия и непрореагировавшего остатка сообщены соответственно с центральной частью направляющего цилиндра и с верхней полой частью штока.Also known is a column mass transfer apparatus (see Aut. St. USSR N 1095925, M. Cl. ⁷ B 01 D 11/02, 1984), including a vertical cylindrical body with a bottom and coaxially placed inside the body by a cylindrical shell and a guide cylinder having the upper part is a settling chamber, an axial rod with perforated plates, on the end of which a glass and an elastic end plate are fixed, made solid, a vibro drive connected to the rod, nozzles for supplying the initial suspension and nozzles for withdrawing interaction products and unreacted residue. The bottom of the body is made in the form of a truncated cone. The nozzles for supplying the initial suspension are installed respectively in the settling chamber and in the cylindrical conical shell, and the nozzles for discharging the reaction products and unreacted residue are in communication with the central part of the guide cylinder and the upper hollow part of the rod, respectively.

Известный массообменный аппарат характеризуется недостаточно высокими эффективностью и надежностью по причине заиливания нижней части аппарата при проникновении мелкодисперсных частиц под эластичную концевую пластину через зазор между стаканом и обечайкой, что затрудняет циркуляцию осветленной жидкости и приводит к поступлению необработанной суспензии в патрубок, отводящий готовый продукт. Кроме того, аппарат невозможно использовать в режиме прямотока, что ограничивает область его применения. The known mass transfer apparatus is characterized by insufficiently high efficiency and reliability due to siltation of the lower part of the apparatus when fine particles penetrate under the elastic end plate through the gap between the glass and the casing, which complicates the circulation of clarified liquid and leads to the flow of untreated suspension into the pipe, which leaves the finished product. In addition, the apparatus cannot be used in the forward flow mode, which limits its scope.

Настоящее изобретение направлено на решение задачи интенсификации массообмена и повышения надежности работы аппарата за счет исключения заиливания аппарата и улучшения его гидродинамических характеристик как в прямоточном, так и в противоточном режимах. The present invention is directed to solving the problem of intensifying mass transfer and increasing the reliability of the apparatus by eliminating siltation of the apparatus and improving its hydrodynamic characteristics in both direct-flow and counter-current modes.

Поставленная задача решается тем, что в колонном массообменном аппарате, содержащем вертикальный корпус с днищем, вибропривод, шток со сквозными тарельчатыми насадками и концевой пластиной, размещенный по оси корпуса и жестко соединенный с виброприводом, патрубок для подачи исходного реагента, установленный в верхней части корпуса, и патрубок для вывода продуктов взаимодействия, согласно изобретению корпус имеет плоское днище, концевая пластина выполнена жесткой и снабжена перфорацией, при этом концевая пластина и патрубок для вывода продуктов взаимодействия установлены вблизи днища корпуса так, что в среднем положении пластины ее боковая кромка находится напротив входного отверстия патрубка. The problem is solved in that in a columned mass transfer apparatus containing a vertical housing with a bottom, a vibrodrive, a rod with through disk nozzles and an end plate, placed along the axis of the housing and rigidly connected to the vibrodrive, a pipe for supplying the initial reagent installed in the upper part of the housing, and a pipe for outputting interaction products, according to the invention, the housing has a flat bottom, the end plate is rigid and provided with perforation, while the end plate and pipe for output interaction products are installed near the bottom of the case so that in the middle position of the plate its lateral edge is opposite the inlet of the nozzle.

Поставленная задача решается также тем, что патрубок для вывода продуктов взаимодействия направлен вверх относительно днища корпуса под углом 15-45^o к оси аппарата.The problem is also solved by the fact that the pipe for outputting the products of interaction is directed upward relative to the bottom of the housing at an angle of 15-45 ^o to the axis of the apparatus.

Поставленная задача решается также и тем, что каждая тарельчатая насадка имеет ряд расположенных соосно идентичных наклонных перегородок, выполненных в виде усеченных конусов или усеченных правильных пирамид, при этом угол наклона перегородок двух соседних насадок относительно оси аппарата составляет соответственно 30-60^o и 120-150^o.The problem is also solved by the fact that each disk nozzle has a number of coaxially identical inclined partitions arranged in the form of truncated cones or truncated regular pyramids, while the angle of inclination of the walls of two adjacent nozzles relative to the axis of the apparatus is 30-60 ^o and 120-150, respectively ^o .

На решение поставленной задачи направлено также и то, что верхняя и нижняя части корпуса выполнены расширяющимися наружу, причем в верхней части корпуса установлен дополнительный патрубок для вывода продуктов взаимодействия, а в нижней части - дополнительный патрубок для подачи исходного реагента. The solution to the problem is also directed to the fact that the upper and lower parts of the housing are made expanding outward, with an additional nozzle for discharging the products of interaction installed in the upper part of the housing, and an additional nozzle for supplying the initial reagent in the lower part.

Выполнение днища корпуса аппарата плоским, концевой пластины - жесткой и перфорированной и ее расположение вблизи днища корпуса обусловлены необходимостью создания турбулентных вихрей в придонной зоне за счет мощных струй, которые возникают в отверстиях концевой пластины при ее возвратно-поступательном движении. Благодаря этим вихрям, твердые частицы непрореагировавшего остатка не оседают на дно аппарата, что исключает его заиливание и способствует очистке патрубка для вывода продуктов взаимодействия. The execution of the bottom of the apparatus body is flat, the end plate is rigid and perforated and its location near the bottom of the body is caused by the need to create turbulent vortices in the bottom zone due to the powerful jets that arise in the holes of the end plate during its reciprocating motion. Due to these vortices, solid particles of unreacted residue do not settle to the bottom of the apparatus, which excludes siltation and helps to clean the nozzle to remove interaction products.

Установка пластины и патрубка для вывода продуктов взаимодействия таким образом, что в среднем положении пластины ее боковая кромка находится напротив входного отверстия патрубка, исключает возможность его заиливания непрореагировавшим остатком. Это достигается за счет того, что пластина, совершая в зоне входного отверстия патрубка возвратно-поступательные движения от верхней крайней точки к нижней, создает гидравлические удары, которые воздействуют на днище корпуса и внутреннюю полость патрубка, обеспечивая их самоочищение как в прямоточном, так и в противоточном режимах. The installation of the plate and pipe to output the interaction products in such a way that in the middle position of the plate its lateral edge is opposite the inlet of the pipe, eliminates the possibility of siltation with unreacted residue. This is achieved due to the fact that the plate, making reciprocating movements in the zone of the inlet of the nozzle from the upper extreme point to the bottom, creates hydraulic shocks that affect the bottom of the body and the inner cavity of the nozzle, ensuring their self-cleaning both in direct-flow and in counterflow modes.

Установка патрубка для вывода продуктов взаимодействия под углом 15-45^o к оси аппарата с наклоном кверху относительно днища корпуса позволяет создать наиболее благоприятные условия для самоочищения днища и внутренней полости выпускного патрубка. Наклон патрубка под углом менее 15^o к оси аппарата нежелателен по конструктивным соображениям, так как при этом усложняется монтаж патрубка, а при угле наклона более 45^o снижается возможность самопроизвольной очистки патрубка.The installation of the pipe to output the interaction products at an angle of 15-45 ^o to the axis of the apparatus with an inclination upward relative to the bottom of the housing allows you to create the most favorable conditions for self-cleaning of the bottom and the inner cavity of the exhaust pipe. The inclination of the pipe at an angle of less than 15 ^o to the axis of the apparatus is undesirable for structural reasons, as this complicates the installation of the pipe, and at an angle of more than 45 ^o reduces the possibility of spontaneous cleaning of the pipe.

Конструкция тарельчатых насадок, каждая из которых имеет ряд расположенных соосно идентичных наклонных перегородок, выполненных в виде усеченных пирамид или конусов, вложенных один в другой, позволяет создать активную турбулентность в рабочей зоне колонны, в результате чего увеличивается интенсивность массообмена. Это достигается за счет того, что угол наклона перегородок двух соседних насадок относительно оси аппарата составляет 30-60^o и 120-150^o. Благодаря этому потоки взаимодействующих веществ совершают зигзагообразное движение, дросселируя через зазоры, образованные наклонными поверхностями. При этом создаются мощные турбулентные вихри, энергия которых расходуется на активное перемешивание реагентов, что и приводит к интенсификации процесса массопередачи. Кроме того, твердые частицы, соударяясь с наклонными поверхностями и меняя направление движения на каждой насадке, увеличивают время своего пребывания в аппарате, которое тем больше, чем выше интенсивность вибраций насадки. Это создает условия для увеличения степени растворения или выщелачивания твердой части суспензии.The design of the disk nozzles, each of which has a series of coaxially identical inclined partitions, made in the form of truncated pyramids or cones, nested one in another, allows you to create active turbulence in the working area of the column, as a result of which the mass transfer rate increases. This is achieved due to the fact that the angle of inclination of the walls of two adjacent nozzles relative to the axis of the apparatus is 30-60 ^o and 120-150 ^o . Due to this, the flows of interacting substances make a zigzag motion, throttling through the gaps formed by inclined surfaces. In this case, powerful turbulent vortices are created, the energy of which is spent on the active mixing of the reagents, which leads to the intensification of the mass transfer process. In addition, solid particles, colliding with inclined surfaces and changing the direction of movement on each nozzle, increase their residence time in the apparatus, which is greater, the higher the intensity of vibration of the nozzle. This creates the conditions for increasing the degree of dissolution or leaching of the solid part of the suspension.

Выполнение верхней и нижней частей корпуса расширяющимися с размещением в верхней части корпуса дополнительного патрубка для вывода продуктов взаимодействия, а в нижней части - дополнительного патрубка для подачи исходного реагента дает возможность осуществлять в аппарате как режим прямотока, так и противотока. При этом расширения в верхней и нижней частях корпуса способствуют более эффективному разделению взаимодействующих фаз. The implementation of the upper and lower parts of the housing expanding with the placement in the upper part of the housing of an additional pipe for outputting the products of interaction, and in the lower part of the additional pipe for supplying the initial reagent makes it possible to carry out both direct flow and counterflow modes in the apparatus. Moreover, the extensions in the upper and lower parts of the housing contribute to a more efficient separation of the interacting phases.

Указанные выше отличия и преимущества изобретения позволяют надежно и эффективно проводить массообменные процессы как в режимах прямотока, так и противотока при использовании систем "твердое тело - жидкость" и "жидкость - жидкость", особенно когда в результате химического взаимодействия фаз образуются осадки. The above differences and advantages of the invention make it possible to reliably and efficiently carry out mass transfer processes both in the forward flow and counterflow modes using the "solid body - liquid" and "liquid - liquid" systems, especially when precipitation is formed as a result of chemical interaction of the phases.

Фиг. 1 - колонный массообменный аппарат для работы в режиме прямотока;
фиг. 2 - фрагмент придонной части аппарата на фиг. 1 в увеличенном изображении;
фиг. 3 - фрагмент насадки на фиг. 1 в увеличенном изображении при ее движении вверх;
фиг. 4 - фрагмент насадки на фиг. 1 в увеличенном изображении при ее движении вниз;
фиг. 5 - сечение A-A наклонных перегородок насадки на фиг. 1, выполненных в виде усеченных конусов;
фиг. 6 - сечение A-A наклонных перегородок насадки на фиг. 1, выполненных в виде усеченных правильных пирамид;
фиг. 7 - колонный массообменный аппарат для работы в режимах прямотока и противотока.FIG. 1 - column mass transfer apparatus for operation in the forward flow mode;
FIG. 2 is a fragment of the bottom of the apparatus in FIG. 1 in an enlarged image;
FIG. 3 is a fragment of the nozzle in FIG. 1 in an enlarged image as it moves up;
FIG. 4 is a fragment of the nozzle in FIG. 1 in an enlarged image as it moves down;
FIG. 5 is a section AA of the inclined partitions of the nozzle in FIG. 1 made in the form of truncated cones;
FIG. 6 is a section AA of the inclined partitions of the nozzle in FIG. 1, made in the form of truncated regular pyramids;
FIG. 7 - column mass transfer apparatus for operation in the forward flow and counterflow modes.

Колонный массообменный аппарат согласно изобретению (см. фиг. 1) содержит корпус 1 с плоским днищем 2, вибропривод 3, шток 4 со сквозными тарельчатыми насадками 5, концевую пластину 6, патрубок 7 для подачи исходных реагентов в виде суспензии, патрубок 8 для вывода продуктов взаимодействия и нерастворенного остатка. Концевая пластина 6 выполнена жесткой из полипропилена, снабжена перфорацией 9 и имеет боковую кромку 10 (см. фиг. 2). Патрубок 8 с входным отверстием 11 и концевая пластина 6 установлены вблизи днища 2 корпуса 1 так, что в среднем положении пластины 6 ее боковая кромка 10 находится напротив входного отверстия 11 патрубка 8. Патрубок 8 направлен вверх относительно днища 2 корпуса 1 под углом λ , равным 15-45^o. Тарельчатые насадки 5 имеют наклонные перегородки 12 (см. фиг. 3 и 4), причем углы наклона α и β перегородок 12 двух соседних насадок 5 относительно оси аппарата составляют соответственно 30-60^o и 120-150^o. Наклонные перегородки 12 представляют в сечении окружности 13, если они выполнены в виде усеченных конусов (см. фиг. 5), или правильные многоугольники 14, если перегородки выполнены в виде усеченных правильных пирамид (см. фиг. 6). Такое выполнение аппарата позволяет использовать его при работе в режиме прямотока.Column mass transfer apparatus according to the invention (see Fig. 1) contains a housing 1 with a flat bottom 2, a vibrator 3, a rod 4 with through disk nozzles 5, an end plate 6, a pipe 7 for supplying the starting reagents in the form of a suspension, a pipe 8 for outputting products interaction and undissolved residue. The end plate 6 is rigid polypropylene, provided with a perforation 9 and has a side edge 10 (see Fig. 2). The pipe 8 with the inlet 11 and the end plate 6 are installed near the bottom 2 of the housing 1 so that in the middle position of the plate 6 its side edge 10 is opposite the inlet 11 of the pipe 8. The pipe 8 is directed upward relative to the bottom 2 of the housing 1 at an angle λ equal to 15-45 ^o . The dish-shaped nozzles 5 have inclined partitions 12 (see FIGS. 3 and 4), the inclination angles α and β of the partitions 12 of two adjacent nozzles 5 relative to the axis of the apparatus being 30-60 ^° and 120-150 ^°, respectively. The inclined partitions 12 are in cross section of a circle 13 if they are made in the form of truncated cones (see Fig. 5), or regular polygons 14 if the partitions are made in the form of truncated regular pyramids (see Fig. 6). This embodiment of the apparatus allows you to use it when working in the forward flow mode.

Для работы в режимах как прямотока, так и противотока аппарат (см. фиг. 7) дополнительно оснащен верхним 15 и нижним 16 расширениями, причем верхнее расширение оборудовано дополнительным патрубком 17, а нижнее - дополнительным патрубком 18. Патрубок 17 предназначен для вывода продукта взаимодействия более легкого, по сравнению с продуктом, выводимым из патрубка 8, патрубок 18 - для подачи исходного реагента, плотность которого меньше плотности реагента, вводимого через патрубок 7. For operation in both direct flow and counterflow modes, the apparatus (see Fig. 7) is additionally equipped with an upper 15 and a lower 16 extensions, the upper extension equipped with an additional pipe 17 and the lower one with an additional pipe 18. The pipe 17 is designed to output the interaction product more lung, in comparison with the product removed from the pipe 8, the pipe 18 - for supplying the original reagent, the density of which is less than the density of the reagent introduced through the pipe 7.

Положение концевой пластины 6 характеризуется тремя уровнями (см. фиг. 2): крайним верхним 19, крайним нижним 20 и средним 21. The position of the end plate 6 is characterized by three levels (see Fig. 2): extreme upper 19, extreme lower 20 and middle 21.

Работа колонного массообменного аппарата (см. фиг. 1, 2) происходит следующим образом. Через патрубок 7 в аппарат подают жидкую фазу исходного реагента, которая заполняет его до уровня верхней тарельчатой насадки 5, после чего включают вибропривод 3. Затем через патрубок 7 загружают твердый зернистый материал в сухом виде или в виде суспензии. При движении штока 4 вверх (см. фиг. 3) жидкая фаза и находящиеся в ней твердые частицы материала, попадая в пространство между наклонными перегородками 12 тарельчатых насадок 5, отбрасываются перегородками поочередно то к периферии корпуса, то к штоку 4, совершая зигзагообразное движение, направленное вниз согласно стрелкам b. Изменение направления движения потока сопровождается возникновением турбулентных вихрей, которые достигают наклонных поверхностей нижерасположенной насадки, в результате чего твердые частицы ударяются о них и изменяют свое первоначальное направление. The work of the column mass transfer apparatus (see Fig. 1, 2) is as follows. Through the nozzle 7, the liquid phase of the initial reagent is fed into the apparatus, which fills it to the level of the upper disk nozzle 5, after which the vibrator 3 is turned on. Then, the solid granular material is loaded through the nozzle 7 in dry form or in the form of a suspension. When the rod 4 moves upward (see Fig. 3), the liquid phase and the solid particles of material contained in it, falling into the space between the inclined partitions 12 of the disk nozzles 5, are discarded by partitions alternately either to the periphery of the body or to the rod 4, making a zigzag movement, pointing down according to arrows b. A change in the direction of flow is accompanied by the appearance of turbulent vortices that reach the inclined surfaces of the downstream nozzle, as a result of which solid particles hit them and change their original direction.

При движении штока 4 вниз поток твердых частиц и жидкой фазы начинает перемещаться по траектории, показанной на фиг. 4 стрелками d. Однако твердые частицы, имеющие большую плотность по сравнению с жидкой фазой, обладают большей инерционностью, благодаря чему они не увлекаются жидкой фазой вверх, а продолжают движение вниз. Таким образом, твердые частицы при вибрации тарельчатых насадок 5 совершают зигзагообразное движение в турбулентных струях и, ударяясь о поверхности перегородок 12, продолжают двигаться вниз со скоростью, меньшей, чем скорость, обусловленная силой тяжести твердых частиц. Благодаря этому увеличивается время пребывания суспензии в аппарате. Энергия, передаваемая частицам, активизирует их, в результате чего усиливается массоотдача от твердой фазы в жидкую и происходит активное растворение частиц. When the rod 4 moves downward, the flow of solid particles and the liquid phase begins to move along the trajectory shown in FIG. 4 arrows d. However, solid particles having a higher density compared to the liquid phase have a greater inertia, so that they are not carried away by the liquid phase up, but continue to move down. Thus, the solid particles during vibration of the disk nozzles 5 make a zigzag motion in turbulent jets and, hitting the surface of the partitions 12, continue to move downward at a speed less than the speed due to the gravity of the solid particles. Due to this, the residence time of the suspension in the apparatus increases. The energy transferred to the particles activates them, as a result of which the mass transfer from the solid phase to the liquid is enhanced and the active dissolution of the particles occurs.

Нерастворенные частицы, пройдя через последнюю насадку 5, под действием гравитационных сил достигают днища 2 корпуса 1 и попадают в сильно турбулизованную зону, создаваемую вибрирующей концевой пластиной 6 за счет перфорации 9 (см. фиг. 2). Наличие мощных турбулентных вихрей не позволяет осесть на дно даже очень тяжелым частицам. Кроме того, пластина 6 генерирует гидравлические удары, частично направленные в патрубок 8. Это происходит благодаря тому, что боковая кромка 10 концевой пластины 6 расположена напротив центра входного отверстия 11 патрубка 8 в непосредственной близости от него. Когда пластина 6 под воздействием вибраций совершает перемещения от крайнего верхнего положения 19 до крайнего нижнего 20, ее среднее положение 21 постоянно находится в пределах отверстия 11. Так как жидкая фаза практически несжимаема, то при движении пластины 6 вниз с ее боковой кромки 10 срываются вихревые импульсы жидкости, часть которых попадает в патрубок 8 через отверстие 11. При движении пластины 6 вверх под ней создается разрежение, которое способствует возникновению в наклонном патрубке 7 обратных по знаку вихревых импульсов жидкости. Импульсы жидкости вызывают гидравлические удары в полости патрубка 6, что исключает накопление в нем твердых частиц и гарантирует надежную работу аппарата. The undissolved particles, passing through the last nozzle 5, under the influence of gravitational forces reach the bottom 2 of the housing 1 and fall into a highly turbulent zone created by the vibrating end plate 6 due to perforation 9 (see Fig. 2). The presence of powerful turbulent vortices does not allow even very heavy particles to sink to the bottom. In addition, the plate 6 generates water hammer, partially directed into the pipe 8. This is due to the fact that the lateral edge 10 of the end plate 6 is located opposite the center of the inlet 11 of the pipe 8 in the immediate vicinity. When the plate 6, under the influence of vibrations, moves from the extreme upper position 19 to the extreme lower 20, its middle position 21 is constantly located within the hole 11. Since the liquid phase is practically incompressible, vortex pulses break down when the plate 6 moves downward from its side edge 10 liquids, part of which enters the pipe 8 through the hole 11. When the plate 6 moves upward, a vacuum is created under it, which contributes to the appearance of vortex pulses of the opposite in sign liquid in the inclined pipe 7. Liquid pulses cause hydraulic shocks in the cavity of the pipe 6, which eliminates the accumulation of solid particles in it and ensures reliable operation of the apparatus.

В режиме противотока работа аппарата происходит аналогично вышеописанному с той лишь разницей (см. фиг. 7), что через дополнительный патрубок 18 вводят реагент, плотность которого меньше плотности исходного реагента, поступающего через патрубок 7. Благодаря этому реагент и продукты массообмена, образовавшиеся в нем, движутся вверх, попадают в верхнее расширение 15 и выводятся из аппарата через патрубок 17. In countercurrent mode, the apparatus operates similarly to the above with the only difference (see Fig. 7) that a reagent is introduced through an additional pipe 18, the density of which is less than the density of the initial reagent entering through the pipe 7. Due to this, the reagent and mass transfer products formed in it , move up, fall into the upper extension 15 and are removed from the apparatus through the pipe 17.

Использование предлагаемого колонного массообменного аппарата в процессах экстракционной переработки тантал-ниобийсодержащих пульп в режиме противотока и получения алюмокремниевого коагулянта из нефелинового концентрата в режиме прямотока обеспечивает удельную производительность по сумме фаз 30-35 м³/м•час при непрерывном цикле работы в течение не менее 6 месяцев с извлечением целевого компонента до 98%.The use of the proposed column mass transfer apparatus in the processes of extraction processing of tantalum-niobium-containing pulps in the counterflow mode and the production of aluminum-silicon coagulant from nepheline concentrate in the forward flow mode provides a specific productivity of the sum of phases 30-35 m ³ / m • hour with a continuous cycle for at least 6 months with the extraction of the target component up to 98%.

Таким образом, предлагаемый колонный массообменный аппарат позволяет обеспечить надежную работу в условиях интенсивного массообмена в режимах прямотока и противотока. Thus, the proposed columned mass transfer apparatus allows for reliable operation in conditions of intensive mass transfer in the forward flow and counterflow modes.

Claims

1. Column mass transfer apparatus comprising a vertical housing with a bottom, a vibrodrive, a rod with through disk nozzles and an end plate located along the axis of the housing and rigidly connected to the vibrodrive, a pipe for supplying the initial reagent installed in the upper part of the housing, and a pipe for outputting products interaction, characterized in that the housing has a flat bottom, the end plate is rigid and provided with perforation, while the end plate and the pipe for outputting interaction products are installed near the bottom of the housing so that the middle position of the plate its side edge located opposite the inlet pipe.

2. Column mass transfer apparatus according to claim 1, characterized in that the pipe for outputting the products of interaction is directed upward relative to the bottom of the housing at an angle of 15-45 ^o to the axis of the apparatus.

3. Column mass transfer apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that each disk nozzle has a series of coaxially identical inclined partitions arranged in the form of truncated cones or truncated regular pyramids, while the angle of inclination of the walls of two adjacent nozzles relative to the axis of the apparatus is respectively 30-60 ^o and 120-150 ^o .

4. Column mass transfer apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the upper and lower parts of the housing are made expandable, with an additional nozzle for outputting the reaction products installed in the upper part of the housing, and an additional nozzle for supplying the initial reagent in the lower part .