RU2322280C1 - Extraction tower - Google Patents
Extraction tower Download PDFInfo
- Publication number
- RU2322280C1 RU2322280C1 RU2006127582/15A RU2006127582A RU2322280C1 RU 2322280 C1 RU2322280 C1 RU 2322280C1 RU 2006127582/15 A RU2006127582/15 A RU 2006127582/15A RU 2006127582 A RU2006127582 A RU 2006127582A RU 2322280 C1 RU2322280 C1 RU 2322280C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chamber
- phase
- column
- pulsation
- nozzle
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к устройству колонного экстрактора для взаимодействия несмешивающихся жидкостей разной плотности в процессах жидкостной экстракции. Это устройство может быть использовано в производстве фосфорной кислоты для очистки экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) методом жидкостной экстракции с использованием трибутилфосфата (ТБФ).The invention relates to a column extractor device for the interaction of immiscible liquids of different densities in liquid extraction processes. This device can be used in the production of phosphoric acid for the purification of extraction phosphoric acid (EPA) by liquid extraction using tributyl phosphate (TBP).
В связи с возрастающей потребностью в аппаратах большой единичной мощности, обеспечивающих производства вообще и, в частности, производства фосфорной кислоты посредством очистки ЭФК ТБФ-ом методом жидкостной экстракции, для эффективной работы вновь создаваемых аппаратов важным фактором является оптимизация конструкции, подразумевающая не только выбор типа аппарата, но и особенности различных его деталей (размеры, форма и т.п.). Выбор конструкции аппарата обусловлен особенностью экстракционного процесса, осуществляемого в нем.Due to the increasing demand for large unit capacity apparatuses, which ensure production in general and, in particular, phosphoric acid production by purification of EPA with TBP by liquid extraction, for the efficient operation of newly created apparatuses, an important factor is the design optimization, which implies not only the choice of apparatus type , but also the features of its various details (dimensions, shape, etc.). The choice of design of the apparatus is due to the peculiarity of the extraction process carried out in it.
В промышленности широко используются экстракторы с подводом внешней энергии в контактирующие жидкости. Эта энергия подводится посредством механических мешалок, сообщения колебаний определенной амплитуды и частоты (пульсация и вибрация), путем проведения экстракции в поле центробежных сил и другими способами.In industry, extractors are widely used with the supply of external energy into contacting liquids. This energy is supplied by means of mechanical stirrers, messages of oscillations of a certain amplitude and frequency (pulsation and vibration), by means of extraction in a field of centrifugal forces and in other ways.
К старейшим экстракционным аппаратам относятся горизонтальные смесители-отстойники ящичного типа. Эти аппараты состоят из ряда ступеней, причем каждая включает смесительную и отстойную камеру. Важным достоинством этих экстракторов является возможность их эффективного применения для процессов экстракции, требующих большого числа ступеней, гибкость конструкции, пригодность для работы в широких пределах изменения физических свойств и объемного соотношения фаз. Недостатком смесителей-отстойников является то, что после каждого процесса перемешивания (ступени) следует процесс разделения (сепарации) фаз. Как правило, сепарация фаз осуществляется в поле сил тяжести (гравитации). Скорость отстаивания жидкостей мала, что влечет за собой значительное увеличение объема гравитационных отстойных камер. Увеличение объема отстойных камер нежелательно при обработке дорогостоящих, взрывоопасных или горючих веществ. Наличие мешалок с приводом в каждой ступени усложняет конструкцию аппарата и приводит к повышению капитальных затрат и эксплуатационных расходов. Кроме того, уже для сравнительно небольшой мощности аппарат для очистки ЭФК ТБФ-ом может иметь внушительные размеры и занимать значительную производственную площадь.The oldest extraction apparatuses are horizontal drawer-type horizontal mixer-settlers. These devices consist of a number of steps, each of which includes a mixing and settling chamber. An important advantage of these extractors is the possibility of their effective application for extraction processes requiring a large number of steps, design flexibility, and suitability for working over a wide range of changes in physical properties and volumetric phase ratio. The disadvantage of mixer-settlers is that after each process of mixing (stage) follows the process of separation (separation) of the phases. As a rule, phase separation is carried out in the field of gravity (gravity). The rate of sedimentation of liquids is small, which entails a significant increase in the volume of gravitational settling chambers. An increase in the volume of settling chambers is undesirable in the treatment of expensive, explosive or combustible substances. The presence of agitators with a drive in each stage complicates the design of the apparatus and leads to an increase in capital costs and operating costs. In addition, already for a relatively small capacity, the EPC TBF purifier can have impressive dimensions and occupy a significant production area.
Наиболее целесообразным для значительного ряда производств является применение колонных экстракторов, в которых многоступенчатое перемешивание жидкостей происходит в насадочной части, снабженной различными устройствами для повышения эффективности массообменных процессов, а сепарация фаз под воздействием гравитационных сил осуществляется один раз. При этом легкая фаза в виде капель движется снизу вверх сквозь тяжелую фазу, заполняющую насадочную часть (сплошная фаза), к которой сверху и снизу примыкают отстойные камеры. В верхней отстойной камере (ВОК) капли сливаются и образуют слой легкой фазы, которая отводится сверху колонны. Тяжелая фаза поступает через трубы и движется в виде сплошной фазы по насадочной части сверху вниз. Она удаляется из колонны через соответствующий трубопровод, расположенный внизу нижней отстойной камеры (НОК). Сплошной фазой может служить и легкая фаза. В этом случае в насадочной части образуются капли тяжелой фазы, которые опускаются вниз и коалесцируют в НОК.The most appropriate for a significant number of industries is the use of column extractors, in which multi-stage mixing of liquids occurs in the nozzle, equipped with various devices to increase the efficiency of mass transfer processes, and phase separation under the influence of gravitational forces is carried out once. In this case, the light phase in the form of droplets moves upward through the heavy phase filling the nozzle portion (solid phase), to which settling chambers are adjacent to the top and bottom. In the upper settling chamber (FOC), the drops merge and form a layer of a light phase, which is discharged on top of the column. The heavy phase enters through the pipes and moves as a continuous phase along the nozzle from top to bottom. It is removed from the column through the corresponding pipeline located at the bottom of the lower settling chamber (NOC). The light phase can also serve as a continuous phase. In this case, drops of a heavy phase are formed in the packed part, which drop down and coalesce in the NOC.
Из экстракторов колонного типа в настоящее время широко применяются непрерывно действующие колонные экстракторы с подводом внешней энергии (роторно-дисковые, с мешалками, вибрационные, пульсационные). В этих экстракторах достигаются хорошее диспергирование одной фазы в другой и высокая интенсивность массопередачи. Они занимают малую производственную площадь, надежны в эксплуатации и способны обеспечить высокую производительность.Of the column type extractors, continuously operating column extractors with external energy supply (rotary disk, with agitators, vibration, pulsation) are widely used at present. In these extractors, good dispersion of one phase into another and a high mass transfer rate are achieved. They occupy a small production area, are reliable in operation and are able to provide high productivity.
Наиболее экономичным является введение дополнительной энергии в жидкости путем сообщения им возвратно-поступательных колебаний (пульсаций), осуществляемое посредством специального механизма (пневматического пульсатора), находящегося вне аппарата. В этом случае (в отличие от роторно-дисковых и вибрационных колонн) отсутствуют движущиеся части в самом аппарате, пульсация способствует лучшему дроблению диспергируемой фазы на капли и соответственно увеличению поверхности контакта фаз, интенсивному их перемешиванию, а также увеличению времени пребывания диспергируемой фазы и ее задержки в колонне. Кроме того, пульсационные колонны более приспособлены для работы на загрязненных жидкостях (например, твердой фазой), что особенно важно в процессе очистки промышленных растворов ЭФК ТБФ-ом методом жидкостной экстракции. (Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1973, с.538-540, с.543-545. Основы жидкостной экстракции/Ягодин Г.А., Каган С.З., Тарасов В.В. и др.; Под ред. Г.А.Ягодина - М.: Химия, 1981, с.282-290, с.297-340).The most economical is the introduction of additional energy into the liquid by sending them reciprocating oscillations (pulsations), carried out by means of a special mechanism (pneumatic pulsator) located outside the apparatus. In this case (unlike rotor-disk and vibration columns) there are no moving parts in the apparatus itself, the pulsation contributes to a better crushing of the dispersible phase into droplets and, accordingly, an increase in the contact surface of the phases, their intensive mixing, as well as an increase in the residence time of the dispersed phase and its delay in the column. In addition, pulsation columns are more suitable for working on contaminated liquids (for example, solid phase), which is especially important in the process of purification of industrial solutions of EPA TBF-ohm by liquid extraction. (Kasatkin A.G. Main processes and apparatuses of chemical technology. - M .: Chemistry, 1973, p.538-540, p.543-545. Basics of liquid extraction / Yagodin G.A., Kagan S.Z., Tarasov V.V. et al .; Edited by G.A. Yagodin - M .: Chemistry, 1981, p. 282-290, p. 297-340).
Например, известен аппарат для взаимодействия жидкостей различной плотности в противотоке под воздействием пульсации. Аппарат содержит колонну с закрытым пространством, впускные трубопроводы для подвода жидкости высокой плотности в верхнюю часть колонны и подвода жидкости низкой плотности в нижнюю часть колонны, выпускные трубопроводы для отвода жидкости высокой плотности из нижней части колонны и отвода жидкости низкой плотности из верхней части колонны, механизм контроля уровня жидкости, соединенный с выпускным трубопроводом для отвода жидкости высокой плотности, диспергирующе-смешивающие диски, расположенные в колонне ниже и выше один другого и разделяющие колонну на отсеки, и пульсатор, соединенный с нижней частью колонны. Диспергирующе-смешивающие диски состоят из по меньшей мере двух частей, отделенных одна от другой по пилообразной линии с образованием зазора, при этом одна часть дисков жесткая, а другая эластичная и имеет язычки, расположенные между выступами жесткой части и установленные с возможностью вибрации относительно плоскости дисков. (Патент №2033839 РФ, В01D 11/04, 1995 г.)For example, a device is known for the interaction of liquids of different densities in countercurrent under the influence of pulsation. The apparatus comprises a column with an enclosed space, inlet pipelines for supplying high-density liquid to the top of the column and supplying low-density liquid to the bottom of the column, exhaust pipelines for draining high-density liquid from the bottom of the column and low-density liquid from the top of the column, a mechanism liquid level control, connected to the outlet pipe for the removal of high-density liquid, dispersing-mixing disks located in the column below and above one another and Split panes into sections of a column, and a pulsator coupled to a lower portion of the column. Dispersing-mixing disks consist of at least two parts separated from one another by a sawtooth line to form a gap, while one part of the disks is rigid and the other elastic and has tongues located between the protrusions of the hard part and installed with the possibility of vibration relative to the plane of the disks . (Patent No. 2033839 of the Russian Federation, B01D 11/04, 1995)
Это изобретение свидетельствует о высокой эффективности использования пульсационного колонного аппарата в процессах жидкостной экстракции, однако имеет ряд недостатков. Одним из основных является сложное устройство диспергирующих дисков (насадок, тарелок), снабженных эластичными язычками. Описанная конструкция обладает сравнительно низкой механической прочностью и не может обеспечить достаточную эффективность массообменного процесса из-за высокой величины коэффициента продольного перемешивания для аппаратов большой единичной мощности. Пульсация осуществляется с помощью поршневого пульсатора, что для колонн большого диаметра (более 1,5 м) является нереальным из-за малого объема импульса и малых динамических нагрузок.This invention indicates the high efficiency of the use of a pulsating column apparatus in liquid extraction processes, however, it has several disadvantages. One of the main ones is the complex arrangement of dispersing discs (nozzles, plates) equipped with elastic tongues. The described construction has a relatively low mechanical strength and cannot provide sufficient efficiency of the mass transfer process due to the high value of the longitudinal mixing coefficient for devices of high unit power. The pulsation is carried out using a piston pulsator, which is unrealistic for large diameter columns (more than 1.5 m) due to the small pulse volume and small dynamic loads.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является известная конструкция экстракционного аппарата колонного типа, используемого для контакта двух несмешивающихся жидкостей с подводом внешней энергии путем пульсаций. Экстракционная колонна включает насадочную часть, снабженную пакетами массообменных тарелок, верхнюю и нижнюю отстойные камеры, впускные трубопроводы с распределителями на конце для ввода тяжелой фазы в насадочную часть сверху и легкой фазы снизу, выпускные трубопроводы для вывода легкой фазы из верхней отстойной камеры и тяжелой фазы из нижней, пульсационную камеру, соединенную с нижней отстойной камерой.Closest to the technical nature of the present invention is the known design of the extraction apparatus of the column type used to contact two immiscible liquids with the supply of external energy by pulsation. The extraction column includes a packing part equipped with packages of mass transfer plates, upper and lower settling chambers, inlet pipelines with distributors at the end for introducing a heavy phase into the packing part from above and a light phase from below, discharge pipelines for withdrawing a light phase from the upper settling chamber and a heavy phase from a lower pulsation chamber connected to the lower settling chamber.
В насадочной части установлены однотипные пакеты, которые собирают из массообменных тарелок (например, типа КРИМЗ), имеющих одинаковое проходное сечение. Как правило, пакет состоит из двух тарелок, которые крепятся на проходящих внутри колонны стержнях распорными втулками, фиксирующими расстояние между тарелками (обычно меньше или равно 0,25 диаметра насадочной части). Пульсационная камера колонны соединена с нижней отстойной камерой посредством штуцера, который совмещен с трубопроводом подачи органического раствора (легкой фазы) и заканчивается распределителем легкой фазы, выполненным в виде гидрозатвора. Диаметр пульсационной камеры равен половине диаметра насадочной части колонны, а высота составляет около 0,15 высоты колонны.In the nozzle part, the same type of packages are installed, which are assembled from mass transfer plates (for example, of the KRIMZ type) having the same flow area. Typically, the package consists of two plates that are mounted on the rods passing inside the column with spacer sleeves that fix the distance between the plates (usually less than or equal to 0.25 of the nozzle diameter). The pulsation chamber of the column is connected to the lower settling chamber by means of a fitting which is combined with the organic solution (light phase) supply pipe and ends with a light phase distributor made in the form of a water seal. The diameter of the pulsation chamber is equal to half the diameter of the nozzle of the column, and the height is about 0.15 of the height of the column.
В этой экстракционной колонне водный раствор (тяжелая фаза) подается через распределитель в насадочную часть колонны сверху, а органический раствор (легкая фаза) - через распределитель снизу. Контакт фаз происходит в насадочной (массообменной) части колонны, в которой благодаря установленной пакетной насадки и под воздействием пульсаций создается развитая поверхность контакта фаз и равномерное распределение реагентов по сечению. Пульсации генерируются пульсатором и передаются через пульсационную камеру, конфигурация и основные геометрические размеры которой обеспечивают возможность надежно поддерживать стабильное положение колеблющегося мениска жидкости в ней и оптимизировать расход сжатого воздуха. Разделение фаз осуществляется в отстойных камерах. Легкая фаза сливается самотеком через сливной карман, а тяжелая выводится снизу НОК.In this extraction column, an aqueous solution (heavy phase) is supplied through a distributor to the packing part of the column from above, and an organic solution (light phase) is supplied through a distributor from below. The phase contact occurs in the packed (mass transfer) part of the column, in which, thanks to the installed packet packing and under the influence of pulsations, a developed phase contact surface and uniform distribution of reagents over the cross section are created. Ripples are generated by a pulsator and transmitted through a pulsation chamber, the configuration and basic geometric dimensions of which provide the ability to reliably maintain a stable position of the oscillating meniscus of fluid in it and optimize the flow of compressed air. Phase separation is carried out in settling chambers. The light phase is drained by gravity through the drain pocket, and the heavy phase is discharged from the bottom of the NOC.
Применение описанной пакетной насадки и пульсационной камеры эффективно в аппаратах диаметром от 0,5 до 1,5 м и высотой от 1 до 10 м. Колонна такой конструкции может использоваться в процессах очистки ЭФК ТБФ-ом для малой производительности. Увеличение производительности колонного аппарата потребует изменения основных его размеров (диаметра и высоты насадочной части и пульсационной камеры), что приведет при использовании известной конструкции к снижению эффективности массообменного процесса в насадочной части, к повышенному расходу воздуха на пульсацию и к дестабилизации уровня колеблющейся жидкости в пульсационной камере.The use of the described batch nozzle and pulsation chamber is effective in devices with a diameter of 0.5 to 1.5 m and a height of 1 to 10 m. A column of this design can be used in the cleaning processes of EPC TBF-ohm for low productivity. An increase in the productivity of the column apparatus will require changes in its main dimensions (diameter and height of the nozzle part and the pulsation chamber), which, when using the known design, will reduce the efficiency of the mass transfer process in the nozzle part, to increase the air consumption for pulsation and to destabilize the level of the oscillating fluid in the pulsation chamber .
(Пульсационная аппаратура. Серия ХМ-1/С.М.Карпачева, Л.С.Рагинский, В.М.Муратов, Е.И.Захаров - М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1971, с.21-25).(Pulsation equipment. Series KhM-1 / S.M. Karpacheva, L.S. Raginsky, V.M. Muratov, E.I. Zakharov - M .: TSINTIKHIMNEFTEMASH, 1971, p.21-25).
Таким образом, недостатками известной конструкции являются:Thus, the disadvantages of the known designs are:
- Низкая эффективность массообменных процессов, осуществляемых в насадочной части колонн диаметром более 1,5 м.- Low efficiency of mass transfer processes carried out in the packed part of columns with a diameter of more than 1.5 m
- Возможность отложения твердых веществ на внутренней поверхности НОК, приводящей к забивке аппарата, при работе с промышленными растворами.- The possibility of deposition of solids on the inner surface of the NOC, leading to clogging of the apparatus, when working with industrial solutions.
- Высокий расход сжатого воздуха на пульсацию, связанного с большим диаметром пульсационной камеры.- High consumption of compressed air for pulsation associated with the large diameter of the pulsation chamber.
- Нестабильный режим пульсации, обусловленный возможностью образования в пульсационной камере слоев жидкости с различной плотностью, связанный с совмещением узла подачи легкой фазы и входом в пульсационную камеру.- An unstable pulsation mode, due to the possibility of formation of fluid layers in the pulsation chamber with different densities, associated with the combination of the light phase supply unit and the entrance to the pulsation chamber.
Задачей предлагаемого изобретения было создание такой конструкции экстракционной колонны, которая позволила бы обеспечить высокую эффективность массообменных процессов при достаточно низких расходах воздуха на пульсацию и без забивки аппарата твердыми веществами.The objective of the invention was the creation of such a design of the extraction column, which would ensure high efficiency of mass transfer processes at sufficiently low air flow rates for pulsation and without clogging the apparatus with solid substances.
Поставленная задача решена в предложенной конструкции экстракционной колонны, которая включает насадочную часть, снабженную пакетами массообменных тарелок, верхнюю и нижнюю отстойные камеры, впускные трубопроводы с распределителями на концах для ввода тяжелой фазы в насадочную часть сверху и легкой фазы снизу, выпускные трубопроводы для вывода легкой фазы из верхней отстойной камеры и тяжелой из нижней, пульсационную камеру, соединенную с нижней отстойной камерой, тем, что насадка выполнена из чередующихся пакетов двух типов, которые собирают из массообменных тарелок с различным проходным сечением, равным 20-35 и 40-45%, причем количество тарелок в пакете составляет 3-6, а пульсационная камера выполнена в виде трубопровода, конец которого направлен к днищу нижней отстойной камеры, при этом площадь его сечения равна 0,12-0,35 площади насадочной части, а высота пульскамеры составляет 0,25-0,5 высоты колонны. Распределительное устройство для подачи легкой фазы расположено над входом пульсационной камеры в нижнюю отстойную камеру.The problem is solved in the proposed design of the extraction column, which includes a packing part equipped with packages of mass transfer plates, upper and lower settling chambers, inlet pipelines with distributors at the ends for introducing a heavy phase into the packing part from above and a light phase from below, exhaust pipelines for outputting a light phase from the upper settling chamber and heavy from the lower, the pulsation chamber connected to the lower settling chamber, in that the nozzle is made of alternating packets of two types, which collected from mass transfer plates with different flow cross sections equal to 20-35 and 40-45%, and the number of plates in the bag is 3-6, and the pulsation chamber is made in the form of a pipeline, the end of which is directed to the bottom of the lower settling chamber, while its area the cross-section is 0.12-0.35 of the area of the nozzle part, and the height of the pulse chamber is 0.25-0.5 of the height of the column. Switchgear for supplying a light phase is located above the entrance of the pulsation chamber to the lower settling chamber.
Схема экстракционного колонного аппарата предлагаемой конструкции приведена на чертеже. Колонный аппарат имеет массообменную часть 1, пакеты насадок 2 и 3, верхнюю 4 и нижнюю 5 отстойные камеры, распределитель тяжелой фазы 6, распределитель легкой фазы 7, пульсационную камеру 8, штуцер подачи тяжелой фазы 9, штуцер подачи легкой фазы 10, штуцера для вывода легкой 11 и тяжелой 12 фаз.The scheme of the extraction column apparatus of the proposed design is shown in the drawing. The column apparatus has a mass transfer part 1, nozzle packages 2 and 3, upper 4 and lower 5 settling chambers, a heavy phase distributor 6, a light phase distributor 7, a pulsation chamber 8, a heavy phase supply nozzle 9, a light phase supply nozzle 10, an outlet fitting light 11 and heavy 12 phases.
Колонна работает следующим образом. Аппарат заполняется сплошной фазой (например, тяжелой) через штуцер 9 и распределитель 6, после чего включается пульсационное перемешивание с помощью сжатого воздуха, поступающего в пульсационную камеру 8 от пульсатора, который обеспечивает необходимую интенсивность пульсации. Оптимальные параметры пульсационного режима (например, расход сжатого воздуха) создаются благодаря предложенной конструкции пульсационной камеры, которая предусматривает площадь сечения, равную 0,12-0,35 площади насадочной части, и высоту, составляющую 0,25-0,5 высоты колонного аппарата. Именно такие конструкционные размеры позволяют снизить расход сжатого воздуха на интенсивное перемешивание реагентов в насадочной части. Выходное отверстие пульсационной камеры направлено к днищу НОК, что позволяет организовать интенсивное перемешивание тяжелой фазы и способствовать максимальному выводу осадков, избегая их накопления на внутренней поверхности НОК и предотвращая аппарат от забивки.The column works as follows. The apparatus is filled with a continuous phase (for example, heavy) through the nozzle 9 and the distributor 6, after which pulsating mixing is switched on using compressed air entering the pulsation chamber 8 from the pulsator, which provides the necessary pulsation intensity. The optimal parameters of the pulsation mode (for example, the flow rate of compressed air) are created due to the proposed design of the pulsation chamber, which provides a cross-sectional area equal to 0.12-0.35 of the area of the nozzle part, and a height of 0.25-0.5 of the height of the column apparatus. It is these structural dimensions that allow to reduce the consumption of compressed air for intensive mixing of reagents in the packed part. The outlet of the pulsation chamber is directed to the bottom of the NOC, which allows you to organize intensive mixing of the heavy phase and contribute to the maximum output of precipitation, avoiding their accumulation on the inner surface of the NOC and preventing the apparatus from clogging.
Подаваемые тяжелая фаза через штуцер 9 и распределитель 6 и легкая (дисперсная) фаза через штуцер 10 и распределитель 7 поступают в массообменную часть 1 колонны. В насадочной части 1 установлены чередующиеся пакеты 2 и 3, состоящие из 3-6 массообменных тарелок и имеющие различное проходное сечение (например, пакет 2 имеет проходное сечение 40-45%, пакет 3 - 20-35%). При возвратно-поступательном движении сплошной и дисперсной фаз под воздействием пульсаций через сопловые отверстия в массообменной насадке происходит дробление дисперсной фазы и распределение реагентов по сечению колонны. Наличие чередующихся пакетов массообменных тарелок с различным проходным сечением обеспечивает различный гидродинамический режим в каждой секции. Наиболее интенсивное перемешивание и дробление дисперсной фазы осуществляется в пакетах с меньшим проходным сечением, а в пакетах с большим проходным сечением происходит частичная коалесценция капель и затухание турбулентности. Это позволяет получать максимальное число теоретических ступеней контакта в массообменной части колонны, что значительно повышает эффективность массообменного процесса.Served heavy phase through the nozzle 9 and the distributor 6 and the light (dispersed) phase through the nozzle 10 and the distributor 7 enter the mass transfer part 1 of the column. In the nozzle part 1, alternating bags 2 and 3 are installed, consisting of 3-6 mass transfer plates and having a different cross section (for example, packet 2 has a cross section of 40-45%, packet 3 - 20-35%). During the reciprocating motion of the continuous and dispersed phases under the influence of pulsations through the nozzle holes in the mass transfer nozzle, the dispersed phase is crushed and the reagents are distributed over the column section. The presence of alternating packages of mass transfer plates with different flow cross-sections provides a different hydrodynamic regime in each section. The most intensive mixing and crushing of the dispersed phase is carried out in packets with a smaller cross section, and in packets with a large cross section, partial droplet coalescence and turbulence attenuation occur. This allows you to get the maximum number of theoretical contact steps in the mass transfer part of the column, which significantly increases the efficiency of the mass transfer process.
Легкая фаза в виде капель поднимается снизу вверх по насадочной части колонны, контактирует с движущимся противотоком сплошной фазы и коалесцирует в верхней отстойной камере 4 и выводится самотеком через штуцер 11. Сплошная фаза выходит из нижней отстойной камеры 5 через штуцер 12. Вывод сплошной фазы регулируется по уровню границы раздела фаз в верхней отстойной камере 4.The light phase in the form of droplets rises from the bottom to the top of the nozzle part of the column, contacts the moving countercurrent of the continuous phase and coalesces in the upper settling chamber 4 and flows by gravity through the nozzle 11. The continuous phase leaves the lower settling chamber 5 through the nozzle 12. The output of the continuous phase is regulated by the level of the phase boundary in the upper settling chamber 4.
Эффективность массообменного процесса и расход сжатого воздуха в зависимости от заявленных параметров колонны приведены таблице 1.The efficiency of the mass transfer process and the flow rate of compressed air depending on the declared parameters of the column are shown in table 1.
Основным способом оценки эффективности работы колонных аппаратов (в частности, пульсационных) служит количество теоретических ступеней контакта (Nr) или высота, эквивалентная теоретической ступени (ВЭТС). Чем больше Nt (соответственно меньше ВЭТС), тем выше доля целевого вещества, извлекаемого в фазу экстрагента. Поэтому в качестве критерия оценки эффективности массообменного процесса в приведенных примерах выбрана степень приближения содержания целевого вещества в фазе экстрагента к равновесному его содержанию.The main way to evaluate the performance of column devices (in particular, pulsating) is the number of theoretical contact steps (Nr) or the height equivalent to the theoretical stage (VETS). The higher N t (correspondingly less than VETS), the higher the proportion of the target substance extracted into the extractant phase. Therefore, as a criterion for evaluating the effectiveness of the mass transfer process in the examples given, the degree of approximation of the content of the target substance in the extractant phase to its equilibrium content was selected.
Кроме того, эффективность процесса определяется также качеством конечного продукта, зависящим от количества тяжелой (грязной) фазы (об.%), уносимой с легкой.In addition, the efficiency of the process is also determined by the quality of the final product, which depends on the amount of the heavy (dirty) phase (vol.%) Carried away from the light.
Из таблицы следует:From the table it follows:
- Пример 1 показывает, что при работе пульсационной колонны с заявленными параметрами пакетной насадки и пульсационной камеры степень приближения содержания целевого вещества в фазе экстрагента к равновесному его содержанию составляет 0,75 (достаточно высокое), при этом унос тяжелой фазы с легкой не превышает 0,01 об.% (качество конечного продукта соответствует требованиям нормативной документации), а расход сжатого воздуха составляет 720 нм3/ч (оптимальный расход).- Example 1 shows that when the pulsation column operates with the declared parameters of the packet nozzle and the pulsation chamber, the degree of approximation of the content of the target substance in the extractant phase to its equilibrium content is 0.75 (quite high), while the ablation of the heavy phase from the light does not exceed 0, 01 vol.% (The quality of the final product meets the requirements of regulatory documentation), and the flow rate of compressed air is 720 nm 3 / h (optimal flow rate).
- Пример 2 показывает, что при проходном сечении массообменных тарелок в пакете №3 менее чем 20% и прочих равных условиях увеличивается расход воздуха (почти на 20%) для достижения той же эффективности и снижается качество продукта за счет резкого возрастания уноса тяжелой фазы с легкой.- Example 2 shows that when the cross section of the mass transfer plates in bag No. 3 is less than 20% and all other conditions being equal, the air consumption increases (by almost 20%) to achieve the same efficiency and the quality of the product decreases due to a sharp increase in the entrainment of the heavy phase from the light .
- Пример 3 показывает, что при проходном сечении массообменных тарелок в пакете №2 более чем 45%, при том же расходе воздуха эффективности насыщения фазы экстрагента целевым веществом снижается с 0,75 до 0,6. Кроме того, конструкция тарелок в этом случае не обеспечивает длительный срок их работы по механической прочности.- Example 3 shows that when the cross section of the mass transfer plates in the bag No. 2 is more than 45%, with the same air flow rate, the saturation efficiency of the extractant phase with the target substance decreases from 0.75 to 0.6. In addition, the design of the plates in this case does not provide a long period of their work in mechanical strength.
- Пример 4 показывает, что при одинаковом проходном сечении массообменных тарелок в пакетах №2 и 3 при том же расходе воздуха снижается эффективность насыщения фазы экстрагента целевым веществом.- Example 4 shows that with the same flow area of the mass transfer plates in bags No. 2 and 3 at the same air flow rate, the saturation of the extractant phase with the target substance decreases.
- Примеры 5 и 6 показывают, что уменьшение тарелок в чередующихся пакетах №2 и 3 до 2 или увеличение до 7 штук снижает эффективность насыщения фазы экстрагента целевым веществом. При этом в первом случае увеличивается расход металла для крепежа тарелок, во втором усложняется монтаж и демонтаж пакетов ввиду их громоздкости.- Examples 5 and 6 show that reducing plates in alternating bags No. 2 and 3 to 2 or increasing to 7 pieces reduces the efficiency of saturation of the extractant phase with the target substance. In this case, in the first case, the consumption of metal for mounting plates increases, in the second, the installation and dismantling of packages is complicated due to their bulkiness.
- Примеры 7 и 9 свидетельствуют о высоком расходе воздуха на пульсацию (на 40-50%) при достижения той же эффективности в случаях, когда отношение площади сечения пульсационной камеры к площади сечения насадочной части меньше нижнего значения заявленного диапазона, или отношение высоты пульсационной камеры к высоте колонны больше верхнего значения заявленного диапазона. При этом качество продукта снижается за счет резкого возрастания уноса тяжелой фазы с легкой.- Examples 7 and 9 indicate a high air flow rate for pulsation (40-50%) when achieving the same efficiency in cases where the ratio of the cross-sectional area of the pulsation chamber to the cross-sectional area of the nozzle is less than the lower value of the declared range, or the ratio of the height of the pulsation chamber to column height greater than the upper value of the declared range. Moreover, the quality of the product is reduced due to a sharp increase in the entrainment of the heavy phase from the light.
- В примере 8 показано следующее. Когда отношение площади сечения пульсационной камеры к площади сечения насадочной части больше верхнего значения заявленного диапазона, расход сжатого воздуха снижается, но при этом существенно снижается эффективность насыщения фазы экстрагента целевым веществом.- Example 8 shows the following. When the ratio of the cross-sectional area of the pulsation chamber to the cross-sectional area of the nozzle portion is greater than the upper value of the declared range, the flow rate of compressed air decreases, but the efficiency of saturation of the extractant phase with the target substance is significantly reduced.
- Примером 10 показана дестабилизация массообменного процесса, когда отношение высоты пульсационной камеры к высоте колонны меньше нижнего значения заявленного диапазона.- Example 10 shows the destabilization of the mass transfer process when the ratio of the height of the pulsation chamber to the height of the column is less than the lower value of the declared range.
Использование предлагаемой конструкции пульсационной колонны в различных производствах, например в производстве фосфорной кислоты посредством очистки ЭФК трибутилфосфатом большой мощности, позволит повысить эффективность массообменного процесса, снизить расход сжатого воздуха и стабилизировать режим пульсации, увеличить ресурс работы экстракционной колонны без чистки от твердых веществ. The use of the proposed design of the pulsation column in various industries, for example, in the production of phosphoric acid by purification of high-power tributyl phosphate with EPA, will increase the efficiency of the mass transfer process, reduce the consumption of compressed air and stabilize the pulsation mode, increase the life of the extraction column without cleaning from solids.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006127582/15A RU2322280C1 (en) | 2006-08-01 | 2006-08-01 | Extraction tower |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006127582/15A RU2322280C1 (en) | 2006-08-01 | 2006-08-01 | Extraction tower |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2322280C1 true RU2322280C1 (en) | 2008-04-20 |
Family
ID=39453960
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006127582/15A RU2322280C1 (en) | 2006-08-01 | 2006-08-01 | Extraction tower |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2322280C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2568211C1 (en) * | 2015-01-16 | 2015-11-10 | Олег Савельевич Кочетов | Kochetov's scrubber packed bed |
-
2006
- 2006-08-01 RU RU2006127582/15A patent/RU2322280C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КАРПАЧЕВА С.М. и др. Пульсационная аппаратура. Серия ХМ-1.-М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1971, с.21-25. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2568211C1 (en) * | 2015-01-16 | 2015-11-10 | Олег Савельевич Кочетов | Kochetov's scrubber packed bed |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9023216B2 (en) | Device for turbulence reduction | |
| US20080173031A1 (en) | Cooling tower | |
| US5866000A (en) | Apparatus for separating dispersed liquid from a continuous fluid | |
| US3862033A (en) | Method for sedimentation of solid impurities from liquids | |
| RU2456055C1 (en) | Device for cleaning fluids in circulation systems | |
| NZ207751A (en) | Separating gases from liquids by vortex action | |
| RU2322280C1 (en) | Extraction tower | |
| US1733324A (en) | Process and apparatus for defecating liquid | |
| PL164657B1 (en) | Apparatus for contacting fluids of different denisities with each other | |
| RU2325210C1 (en) | Extraction column | |
| CN215085536U (en) | Baffling type efficient vapor-liquid separator | |
| CN214861852U (en) | Horizontal three-weir type gas-liquid four-phase separator | |
| CN115557631A (en) | Oil-water separation device and method integrating cyclone, air flotation and medium coalescence | |
| CN2325377Y (en) | Lateral flowing type oil remover for treating oily wastewater | |
| CN112451993B (en) | Spray extraction equipment and solvent extraction method | |
| CN202036828U (en) | Grid baffle type rectangular fast settler forcibly discharging sludge and having pyramid bottom | |
| RU2545332C1 (en) | Multi-stage hydrodynamic water separating filter | |
| RU2322281C1 (en) | Extraction tower | |
| RU130870U1 (en) | DEEP WATER TREATMENT DEVICE | |
| US3119721A (en) | Pulsating treatment column and method | |
| RU2217209C2 (en) | Emulsion separation unit | |
| CN201415069Y (en) | Oil-gas-water three-phase highly-effective film separating device | |
| EP3834907B1 (en) | Apparatus for filtering oily mists | |
| RU2741305C1 (en) | Device for waste water treatment from emulsified oil products | |
| CN211724984U (en) | Horizontal double-cylinder slug flow separator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| HE4A | Notice of change of address of a patent owner |