RU2619695C2 - Jet mixer-settler - Google Patents

Jet mixer-settler Download PDF

Info

Publication number
RU2619695C2
RU2619695C2 RU2015121333A RU2015121333A RU2619695C2 RU 2619695 C2 RU2619695 C2 RU 2619695C2 RU 2015121333 A RU2015121333 A RU 2015121333A RU 2015121333 A RU2015121333 A RU 2015121333A RU 2619695 C2 RU2619695 C2 RU 2619695C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fluid
block
mixing
mixer
movement
Prior art date
Application number
RU2015121333A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015121333A (en
Inventor
Дэвид Гордон ХУЛБЕРТ
Original Assignee
Минтек
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Минтек filed Critical Минтек
Publication of RU2015121333A publication Critical patent/RU2015121333A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2619695C2 publication Critical patent/RU2619695C2/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D11/00Solvent extraction
    • B01D11/04Solvent extraction of solutions which are liquid
    • B01D11/0446Juxtaposition of mixers-settlers
    • B01D11/0473Jet mixers, venturi mixers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/20Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams
    • B01F25/21Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams with submerged injectors, e.g. nozzles, for injecting high-pressure jets into a large volume or into mixing chambers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40Static mixers
    • B01F25/42Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/421Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions by moving the components in a convoluted or labyrinthine path
    • B01F25/422Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions by moving the components in a convoluted or labyrinthine path between stacked plates, e.g. grooved or perforated plates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/50Mixing receptacles
    • B01F35/52Receptacles with two or more compartments

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Extraction Or Liquid Replacement (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: method of functioning of mixer-settler comprises the steps of: mixing - mixing in each block provide turbulent eddies created by the secured pressure source high flow rate of the fluid entering the feed end of mixing, and simultaneously high flow rate of fluid passing from block to block in the direction of the delivery end to move, so that displacement is provided a dense and light fluids from block to block in a direction from the feed end to feed end to mix for moving; sedimentation - defending dense fluid to provide each block when fluid flow stopped to the mixer-settler and out; movement - movement of the light fluid is performed by introducing into a mixer-settler at its feed end to move with a suitable fluid flow from the low to moderate ensuring fluid flow in the direction of the feed end for easy mixing and fluid movement in a mixer-settler only from block to block.
EFFECT: mixing efficiency during fluid movement.
2 cl, 5 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к системе струйного смесителя-отстойника. В данной области техники известны различные устройства смесителей-отстойников.The present invention relates to a jet mixer-settler system. Various devices for settling mixers are known in the art.

Патент США 3126258 описывает одновременное использование отдельных отсеков для смешивания и отстаивания в каждой из множества областей реализации стадий в сложной системе. Струйное смешивание текучих сред происходит после удаления жидкостей из камеры смешивания и их выброса обратно в камеру смешивания несколькими струями. Несмотря на отсутствие подвижных деталей внутри устройства для струйного смешивания, оно незначительно отличается по функциональности от устройства с механическим смешиванием. Резервуар для отстаивания работает непрерывно с расходом, определяемым в соответствии с требованиями к отстаиванию в каждой области реализации стадии, при полном расходе, соответствующем каждому противоточному потоку. Поэтому пропускная способность не регулируется в широком диапазоне, и может быть достигнуто состояние, известное как "затопление", при этом отстаивание является неполным и вместо разделенных текучих сред перемещают смешанные текучие среды. Перемещение текучих сред происходит одновременно через соединительные трубки или каналы и зависит от силы тяжести в сочетании с различиями плотности текучей среды и относительной высоты подъема последовательных областей реализации стадий. Поскольку эта высота постоянна, возможность создания потоков с различной скоростью ограничена.US patent 3126258 describes the simultaneous use of separate compartments for mixing and settling in each of the many areas of implementation of the stages in a complex system. Jet mixing of fluids occurs after the removal of liquids from the mixing chamber and their discharge back into the mixing chamber with several jets. Despite the absence of moving parts inside the jet mixing device, it is slightly different in functionality from the device with mechanical mixing. The sedimentation tank operates continuously with a flow rate determined in accordance with the requirements for sedimentation in each area of the stage implementation, at a total flow rate corresponding to each countercurrent flow. Therefore, the flow rate is not controlled over a wide range, and a state known as “flooding” can be achieved, while settling is incomplete and mixed fluids are moved instead of separated fluids. The movement of fluids occurs simultaneously through connecting tubes or channels and depends on gravity in combination with differences in the density of the fluid and the relative lift height of successive regions of the stages. Since this height is constant, the ability to create threads at different speeds is limited.

В патентах США 2646346, 2754179, 2980514, 3089756 и 320688 описаны системы, которые имеют отдельные камеры для смешивания и отстаивания с механическим перемешиванием и которые обычно имеют характеристики, аналогичные описанным в настоящем документе в отношении патента США 3126258. Патент США 3549332 раскрывает три разнесенные во времени подоперации смешивания и перемещения легких и тяжелых текучих сред в противоположных направлениях. Каналы для соединения областей реализации стадий соединяют дно одной области реализации стадии с верхней частью другой области реализации стадии для того, чтобы обеспечить различные перемещения вперед и назад. Каналы не предназначены для смешивания. В этом патенте не предполагается возможность использования нескольких физических областей реализации стадий на каждую рабочую стадию. Перемещение текучей среды всегда происходит с перетеканием одной текучей среды в другую. Таким образом, перемещение объема текучей среды большего, чем нормальный рабочий объем этой текучей среды, в область реализации стадии требует отстоя текучей среды или быстрого поднятия через другую текучую среду. Это может привести к некачественному смешиванию и засасыванию. Данный фактор является очень важным в крупномасштабных системах, где некачественное перемешивание может создать большие проблемы, поскольку площадь поперечного сечения потока в областях реализации стадий увеличивается пропорционально расходу в степени 2/3 при аналогичном времени протекания. В цитируемом документе перемешивание осуществляется с помощью механического перемешивания, и нет предложений устранения механических средств перемешивания с перемещением вместо этого потоков. Описанная в этом источнике методика не применима к операциям с жидкостями/ твердыми материалами, потому что перемещение любой текучей среды подразумевает перемещение снизу из уплотненного слоя, где легко могут возникнуть закупорки.US Pat. Nos. 2,646,346, 2,754,179, 2,980,514, 3,089,756 and 3,20688 describe systems that have separate chambers for mixing and settling with mechanical stirring and which typically have characteristics similar to those described in relation to US Pat. No. 3,126,258. US Pat. No. 3,549,332 discloses three exploded the time of the sub-operation of mixing and moving light and heavy fluids in opposite directions. Channels for connecting the stages of the implementation of the stages connect the bottom of one area of the implementation of the stage with the top of another area of the implementation of the stage in order to provide different movements forward and backward. Channels are not intended for mixing. This patent does not suggest the possibility of using several physical areas of the implementation of the stages for each working stage. The movement of fluid always occurs with the flow of one fluid to another. Thus, moving the volume of the fluid larger than the normal working volume of this fluid to the stage of implementation requires settling of the fluid or rapid lifting through another fluid. This can lead to poor mixing and suction. This factor is very important in large-scale systems, where poor-quality mixing can create big problems, since the cross-sectional area of the flow in the areas where the stages are implemented increases in proportion to the flow rate to a power of 2/3 for a similar flow time. In the cited document, stirring is carried out using mechanical stirring, and there are no proposals to eliminate mechanical stirring means by moving flows instead. The technique described in this source is not applicable to operations with liquids / solids, because moving any fluid involves moving from below from the densified layer, where blockages can easily occur.

В данном описании слово "легкий" используется для удобства, чтобы обозначить текучую среду, имеющую меньшую плотность, чем другая текучая среда, которая, в свою очередь, именуется "плотной текучей средой".As used herein, the word "light" is used for convenience to mean a fluid having a lower density than another fluid, which in turn is referred to as a "dense fluid".

На фиг. 1 прилагаемых к патенту чертежей показано устройство 10, названное в описании заявки ЮАР на патент 2012/03142 колонкой смесителя-отстойника и предназначенное для циклического смешивания, отстаивания и перемещения текучей среды противотоком во множестве отдельных режимов. Эти операции осуществляются в различные периоды времени в тех же физических областях вместо использования различных физических областей для различных операций. Устройство содержит вертикально ориентированную колонку. Единая колонка со стандартными пластинами может быть использована для любого из некоторого количества процессов в широком диапазоне рабочих условий. Режимы использования включают в себя контактирование жидкость-жидкость, противоточную декантацию, противоточный ионный обмен, противоточное выщелачивание и сгущение.In FIG. 1 of the accompanying drawings, a device 10 is shown, named in the description of South African Patent Application 2012/03142, as a column of a settling mixer and for cyclic mixing, settling and countercurrent movement of a fluid in many separate modes. These operations are carried out at different time periods in the same physical areas instead of using different physical areas for different operations. The device contains a vertically oriented column. A single column with standard plates can be used for any of a number of processes in a wide range of operating conditions. Modes of use include liquid-liquid contacting, countercurrent decantation, countercurrent ion exchange, countercurrent leaching, and thickening.

Задачей настоящего изобретения является создание устройства для многоблоковых противоточных операций смешивания и отстаивания с горизонтальным расположением блоков. Такие операции также включают в себя контактирование жидкость-жидкость, противоточную декантацию, противоточный ионный обмен, противоточное выщелачивание и сгущение.An object of the present invention is to provide a device for multi-block countercurrent mixing and settling operations with horizontal arrangement of blocks. Such operations also include liquid-liquid contacting, countercurrent decantation, countercurrent ion exchange, countercurrent leaching, and thickening.

Горизонтальное расположение блоков может обеспечить несколько преимуществ в зависимости от практических потребностей и ограничений. В некоторых случаях верхняя часть опорной конструкции при горизонтальном расположении набора блоков (или в горизонтально ориентированном устройстве), как правило, менее сложная и дорогостоящая, чем в случае вертикальной колонки. Набор горизонтально расположенных блоков часто более удобно обслуживать при работе на уровне земли, при осушении, очистке и ремонте отдельных блоков. В тех случаях, когда для процесса требуется много блоков, использования высоких или протяженных последовательностей блоков можно избежать, используя вертикальную колонку, состоящую из вертикально составленных слоев, в каждом из которых размещено некоторое количество расположенных по горизонтали блоков.The horizontal arrangement of the blocks can provide several advantages depending on practical needs and limitations. In some cases, the upper part of the support structure with a horizontal arrangement of a set of blocks (or in a horizontally oriented device) is usually less complex and expensive than in the case of a vertical column. A set of horizontally located blocks is often more convenient to maintain when working at ground level, while draining, cleaning and repairing individual blocks. In cases where the process requires many blocks, the use of high or long sequences of blocks can be avoided by using a vertical column consisting of vertically composed layers, each of which contains a certain number of horizontal blocks.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к смесителям-отстойникам и включает по меньшей мере первый и второй блоки, расположенные горизонтально относительно друг друга, причем каждый блок содержит соответствующую закрытую камеру и канал для перемещения, первый конец которого выходит к верхней области первого блока, а второй конец выходит к верхней области второго блока, который соединяет верхнюю область первого блока с верхней областью второго блока и который имеет такую форму, что обеспечено увеличение расхода протекающей от первого блока ко второму блоку текучей среды.The present invention relates to settling mixers and includes at least a first and a second unit arranged horizontally relative to each other, each unit having a corresponding closed chamber and a channel for movement, the first end of which extends to the upper region of the first unit and the second end extends to the upper region of the second block, which connects the upper region of the first block with the upper region of the second block and which has such a shape that an increase in flow rate flowing from the first block to the second block of fluid.

Смеситель-отстойник может быть соединен через отверстия для текучей среды к внешнему источнику давления, прикладывающему давление к текучим средам в блоках.The mixer settler may be connected through fluid openings to an external pressure source applying pressure to the fluids in the blocks.

Соответствующая камера в каждом блоке может иметь цилиндрическую форму. Блоки могут быть расположены вдоль общей горизонтальной оси. Блоки могут примыкать друг к другу, между ними могут иметься вертикальные перегородки. Таким образом, соседние блоки могут иметь общие или близко расположенные стенки. В альтернативном варианте блоки могут быть разнесены по горизонтали.The corresponding chamber in each block may have a cylindrical shape. Blocks can be located along a common horizontal axis. Blocks can adjoin each other, between them there can be vertical partitions. Thus, adjacent blocks may have common or closely spaced walls. Alternatively, the blocks may be spaced horizontally.

Каждый блок имеет объем с текучей средой, расположенный ниже уровня канала для перемещения и обеспечивающий улавливание плотной текучей среды с предотвращением ее вытекания в соседний блок.Each block has a volume with a fluid located below the level of the channel for movement and providing the capture of dense fluid with the prevention of its flow into the neighboring block.

Канал для перемещения может сужаться, то есть площадь его поперечного сечения может уменьшаться в направлении от первого блока ко второму блоку.The channel for movement can be narrowed, that is, its cross-sectional area may decrease in the direction from the first block to the second block.

Когда текучая среда протекает с относительно высоким расходом от первого конца канала ко второму концу, второй конец может выполнять функцию сопла для выброса текучей среды во второй блок, предпочтительно в направлении области во внутренней части второго блока, которая расположена на максимальном расстоянии от сопла (второй конец канала). В этом случае струи выбрасываемой текучей среды вызывают турбулентное перемешивание текучей среды во втором блоке.When the fluid flows at a relatively high flow rate from the first end of the channel to the second end, the second end can serve as a nozzle for ejecting fluid into the second block, preferably in the direction of the region in the inner part of the second block that is located at the maximum distance from the nozzle (second end channel). In this case, the jet of ejected fluid causes turbulent mixing of the fluid in the second block.

Когда текучая среда протекает с расходом от низкого до умеренного от второго конца канала к первому концу, первый конец может реализовывать функцию выброса текучей среды в первый блок с относительно низкой скоростью таким образом, чтобы не нарушать плотную текучую среду, содержащуюся внутри первого блока. В этом случае легкая текучая среда, находящаяся над плотной текучей средой во втором блоке, перемещается со смешиванием с легкой текучей средой, находящейся над плотной текучей средой в первом блоке, или с ее перемещением.When the fluid flows at a low to moderate flow rate from the second end of the channel to the first end, the first end can realize the function of ejecting the fluid into the first block at a relatively low speed so as not to disturb the dense fluid contained within the first block. In this case, the light fluid located above the dense fluid in the second block moves with mixing with the light fluid located above the dense fluid in the first block, or with its movement.

Канал для перемещения может быть расположен снаружи первого и второго блоков. В альтернативном варианте он может быть расположен внутри первого и второго блоков. В обоих случаях канал может входить на некоторое расстояние в один или оба блока.The channel for movement can be located outside the first and second blocks. Alternatively, it may be located inside the first and second blocks. In both cases, the channel may enter some distance into one or both blocks.

В соответствии с требованиями, третий блок может быть соединен со вторым блоком аналогично тому, как второй блок соединен с первым, а четвертый блок может быть аналогично соединен с третьим блоком и так далее.In accordance with the requirements, the third block can be connected to the second block in the same way as the second block is connected to the first, and the fourth block can be similarly connected to the third block and so on.

Возможны и другие конструкции. Например, блоки могут быть расположены в виде колонки, которая включает некоторое количество слоев из блоков, и слои вертикально расположены друг над другом.Other designs are possible. For example, the blocks can be arranged in the form of a column, which includes a number of layers of blocks, and the layers are vertically arranged one above the other.

Отдельные блоки могут быть различной длины и формы, но их объемы и поперечные сечения каналов, как правило, одинаковы по размерам. В соответствии с требованиями, каждый блок может включать выпускное отверстие или клапан для осмотра и технического обслуживания при необходимости.Individual blocks can be of various lengths and shapes, but their volumes and cross-sections of the channels, as a rule, are the same in size. As required, each unit may include an outlet or valve for inspection and maintenance if necessary.

Термин "подающий конец для смешивания" используется для обозначения такого конца последовательности блоков устройства, что если текучая среда вводится на этом конце, обеспечено ее течение в смежных каналах устройства от первых концов ко вторым концам соответствующих каналов. И наоборот, термин "подающий конец для перемещения" используется для обозначения такого конца последовательности блоков, что если текучая среда вводится на этом конце, обеспечено ее течение в смежных каналах устройства от вторых концов к первым концам соответствующих каналов.The term “mixing inlet end” is used to denote such an end to a sequence of device blocks that, if fluid is introduced at this end, it flows in adjacent channels of the device from the first ends to the second ends of the respective channels. Conversely, the term "feed end for movement" is used to denote the end of a sequence of blocks such that if a fluid is introduced at this end, it flows in adjacent channels of the device from the second ends to the first ends of the corresponding channels.

Смешивание может быть выполнено в течение заданного периода рабочего цикла ("подцикл смешивания") путем введения текучей среды с подходящим высоким расходом в устройство на подающем конце для смешивания или вблизи него, что заставляет поток текучей среды течь к подающему концу для передачи и вызывает смешивание плотных и легких текучих сред в каждом блоке устройства. Объем перемещенной плотной текучей среды за такой период может быть объемом плотной текучей среды, который необходимо обработать с помощью устройства за полный рабочий цикл.Mixing can be accomplished over a predetermined duty cycle (“mixing sub-cycle”) by introducing a suitable high flow rate fluid into or near the mixing device at the mixing end, causing the fluid to flow to the feeding end for transfer and causing dense mixing and light fluids in each unit of the device. The volume of the dense fluid moved over such a period may be the volume of the dense fluid that needs to be processed with the device in a full cycle.

Отстаивание может быть выполнено в течение заданного периода рабочего цикла после смешивания. В этом периоде течение текучей среды из концов и в концы устройства остановлено.The sedimentation can be performed during a given period of the working cycle after mixing. In this period, the flow of fluid from the ends and to the ends of the device is stopped.

Перемещение легкой текучей среды может быть осуществлено в течение заданного периода рабочего цикла после отстаивания путем введения текучей среды с подходящим расходом от низкого до умеренного в устройство на подающем конце для перемещения или вблизи него, в результате чего поток текучей среды перемещается к подающему концу для смешивания, а легкая текучая среда перемещается только от блока к блоку внутри устройства. Объем передаваемой текучей среды за такой период может включать в себя объем, достаточный для возврата аналогичного объема легкой текучей среды, перемещенной за время предшествующего подцикла смешивания, и дополнительного объема легкой текучей среды с получением полного объема перемещенной легкой текучей среды, который может быть необходимо обработать устройством за полный рабочий цикл.The movement of light fluid can be carried out for a predetermined period of the working cycle after settling by introducing a fluid with a suitable flow rate of low to moderate in the device at the supply end for movement or near it, as a result of which the flow of fluid moves to the supply end for mixing, and light fluid moves only from block to block inside the device. The volume of fluid transferred during such a period may include a volume sufficient to return a similar volume of light fluid displaced during the previous mixing sub-cycle and an additional volume of light fluid to obtain the total volume of light fluid displaced that may need to be processed by the device for a full working cycle.

Противоток легкой и плотной текучей среды требует наличия на подающем конце для перемещения приспособления для разделения плотной и легкой текучей сред в соответствующем блоке. Это разделение может быть сделано снаружи блоков устройства или в концевом блоке устройства. В последнем случае канал для перемещения концевого блока на подающем конце для перемещения предпочтительно не должен сужаться в сопло, и на этом конце может быть два отверстия для текучей среды: верхнее двухстороннее отверстие для легкой текучей среды, расположенное на уровне, аналогичном уровню каналов для перемещения, и нижнее выходное отверстие для плотной текучей среды на уровне ниже верхней части заполненного объема блока.The countercurrent flow of light and dense fluid requires a device at the feed end to move the device for separating dense and light fluid in the corresponding unit. This separation can be done outside of the device blocks or at the end block of the device. In the latter case, the channel for moving the end block at the supply end for movement should preferably not taper into the nozzle, and there may be two openings for the fluid at this end: an upper two-sided opening for light fluid located at a level similar to the level of the channels for moving, and a lower outlet for dense fluid at a level below the upper part of the filled block volume.

На подающем конце для смешивания только легкие текучие среды выходят из подающего отверстия для смешивания в течение периода перемещения, а подача плотной текучей среды и некоторых обратно поступающих легких текучих сред производится внешними средствами через то же отверстие в течение периода смешивания.At the supply end for mixing, only light fluids exit the mixing supply opening during the moving period, and the dense fluid and some backward flowing light fluids are supplied externally through the same opening during the mixing period.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Настоящее изобретение далее описано на примерах со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:The present invention is further described by way of example with reference to the accompanying drawings, in which:

на фиг. 1 схематически показан вид сбоку струйного смесителя-отстойника, который включает в себя некоторое количество горизонтально расположенных блоков с внешними межблочными каналами;in FIG. 1 schematically shows a side view of a jet mixer-settler, which includes a number of horizontally arranged blocks with external interblock channels;

на фиг. 2 показана система, аналогичная проиллюстрированной на фиг. 1, но с внутренними межблочными каналами;in FIG. 2 shows a system similar to that illustrated in FIG. 1, but with internal interblock channels;

на фиг. 3 показана по существу такая же конструкция, как конструкция системы на фиг. 2, но с конечным блоком на подающем конце для перемещения, имеющим два отверстия для текучей среды, и с межблочным каналом, не сужающимся в сопло;in FIG. 3 shows essentially the same structure as the system in FIG. 2, but with a terminal block at the supply end for movement, having two fluid openings, and with an interblock channel not tapering into the nozzle;

фиг. 4 представляет собой вид сбоку устройства, которое включает в себя уложенные слоями горизонтально расположенные блоки; иFIG. 4 is a side view of a device that includes layered horizontally arranged blocks; and

фиг. 5 представляет собой вид в разрезе смесителя-отстойника, изображенного на фиг. 4.FIG. 5 is a sectional view of the mixer settler of FIG. four.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИDESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

На фиг. 1 показан вид в разрезе и вид сбоку смесителя-отстойника 10 в соответствии с изобретением. Устройство содержит набор горизонтально расположенных блоков 12, 14 и 16. Показаны три блока. Это количество не является ограничительным, и количество блоков в наборе может быть изменено. Каждый блок содержит соответствующую закрытую камеру. Камеры расположены вдоль общей горизонтальной оси 20. В данном примере камеры расположены близко друг к другу, по существу примыкая друг к другу, или выполнены за одно целое, а между соседними камерами имеются вертикальные перегородки 22.In FIG. 1 shows a sectional view and a side view of a mixer-settler 10 in accordance with the invention. The device comprises a set of horizontally arranged blocks 12, 14 and 16. Three blocks are shown. This number is not limiting, and the number of blocks in the set can be changed. Each block contains a corresponding closed chamber. The cameras are located along a common horizontal axis 20. In this example, the cameras are located close to each other, essentially adjacent to each other, or are made in one piece, and between adjacent cameras there are vertical partitions 22.

Каждая камера имеет соответствующий выпускной клапан 26. При необходимости для осмотра и технического обслуживания в верхней части каждого блока могут быть выполнены отверстия, не показанные на чертежах.Each chamber has a corresponding exhaust valve 26. If necessary, openings not shown in the drawings may be made in the upper part of each block for inspection and maintenance.

Первый блок 12 имеет по меньшей мере одно отверстие 30 для текучей среды, и последний блок в наборе имеет по крайней мере одно отверстие 32 для текучей среды. Между соседними камерами расположены соответствующие каналы 40 и 42 для перемещения. Канал 40 имеет входное отверстие 40А, которое расположено в верхней области 12А блока 12. Канал имеет сужающуюся форму, и площадь его поперечного сечения уменьшается в направлении выходного отверстия 12В в верхней области 14А блока 14. Выпускной канал направлен не вертикально вниз, а под углом, чтобы текучая среда, выходящая из канала, протекала максимальное расстояние внутри блока 14 - это указано пунктирной линией 44, которая проходит от выходного отверстия 12В в направлении размещенного по диагонали нижнего конца 14В блока. Все это направлено на то, чтобы вызвать максимальную турбулентность текучей среды внутри камеры. Канал 42 ориентирован так же. Устройство 10 содержит подающий конец 46 для смешивания и подающий конец 48 для перемещения. Отверстие 32 для текучей среды в последнем блоке 16 является двухсторонним, т.е. отверстием для легкой текучей среды и выходным отверстием для плотной текучей среды.The first block 12 has at least one fluid hole 30, and the last block in the kit has at least one fluid hole 32. Between adjacent chambers are corresponding channels 40 and 42 for movement. Channel 40 has an inlet 40A, which is located in the upper region 12A of block 12. The channel has a tapering shape, and its cross-sectional area decreases in the direction of the outlet 12B in the upper region 14A of block 14. The exhaust channel is directed not vertically downward, but at an angle so that the fluid exiting the channel flows the maximum distance inside the block 14 - this is indicated by a dashed line 44, which runs from the outlet 12B in the direction of the diagonally placed lower end 14B of the block. All this is aimed at causing maximum turbulence of the fluid inside the chamber. Channel 42 is oriented the same way. The device 10 comprises a feed end 46 for mixing and a feed end 48 for movement. The fluid hole 32 in the last block 16 is double-sided, i.e. a hole for light fluid and an outlet for dense fluid.

Каналы 40 и 42 для передачи размещены снаружи блоков.Channels 40 and 42 for transmission are located outside the units.

Источник 50 давления подсоединен к отверстию 30.A pressure source 50 is connected to the hole 30.

На фиг. 2 показана система смесителя-отстойника 10А в соответствии с изобретением, которая по существу является такой же, как показана на фиг. 1, с набором горизонтально расположенных блоков 52, 54 и 56. Однако каналы 60 и 62 для перемещения между соседними блоками расположены внутри соответствующих блоков. Аналогичным образом, отверстие 64 для текучей среды расположено внутри блока 52, а двухстороннее отверстие 66 расположено внутри блока 56.In FIG. 2 shows a mixer-settler system 10A in accordance with the invention, which is essentially the same as that shown in FIG. 1, with a set of horizontally arranged blocks 52, 54 and 56. However, channels 60 and 62 for moving between adjacent blocks are located inside the respective blocks. Similarly, a fluid hole 64 is located inside the block 52, and a two-way hole 66 is located inside the block 56.

На обоих чертежах соседние блоки выполнены с общими или близко расположенными стенками. Таким образом, блоки могут быть выполнены за одно целое или состоять из отдельных камер. Также блоки могут быть разнесены и могут соединяться с помощью каналов требуемой сужающейся формы. Блоки необязательно должны быть размещены на одной прямой, и вместо этого могут быть расположены, если смотреть сверху, вдоль кривой или комбинации соединенных прямых и кривых линий.In both drawings, adjacent blocks are made with common or closely spaced walls. Thus, the blocks can be made in one piece or consist of separate chambers. Also, the blocks can be spaced and can be connected using channels of the desired tapering shape. Blocks do not have to be placed on one straight line, and instead can be located, viewed from above, along a curve or a combination of connected straight and curved lines.

На фиг. 3 показана по существу такая же конструкция, как конструкция на фиг. 2, и по этой причине конструкция, представленная на фиг. 3, не описывается подробно. Аналогичные компоненты имеют одинаковые номера позиций. Основное отличие между конструкциями, изображенными на фиг. 2 и 3, состоит в том, что в последнем случае канал 62А между соседними блоками 54 и 56 не сужается в сопло и что имеется выходное отверстие 78 для плотной текучей среды, которое расположено вблизи нижней части блока 56. Вместо необходимости использования внешних средств для разделения легких и плотных текучих сред, конструкция в соответствии с фиг. 3 обеспечивает разделение легких и плотных текучих сред внутри блока на подающем конце для перемещения благодаря отсутствию турбулентного перемешивания, обеспечиваемого соплом в конечном блоке.In FIG. 3 shows a substantially the same structure as that of FIG. 2, and for this reason, the structure shown in FIG. 3 is not described in detail. Similar components have the same item numbers. The main difference between the structures shown in FIG. 2 and 3, consists in the fact that in the latter case, the channel 62A between adjacent blocks 54 and 56 does not taper into the nozzle and that there is a dense fluid outlet 78 which is located near the bottom of the block 56. Instead of using external means for separation light and dense fluids, design in accordance with FIG. 3 allows separation of light and dense fluids within the block at the supply end for movement due to the lack of turbulent mixing provided by the nozzle in the end block.

На фиг. 4 и 5 изображены вид сбоку и вид сверху смесителя-отстойника 80, имеющего цилиндрический корпус 82. Внутри корпуса размещены шесть слоев 84, 86, 88, 90, 92, 94 блоков, а в каждом слое горизонтально расположены четыре соответствующих блока 84А, 84В, 84С и 84D и т.д.In FIG. 4 and 5 show a side view and a top view of the mixer-settler 80 having a cylindrical body 82. Six layers 84, 86, 88, 90, 92, 94 blocks are placed inside the body, and four respective blocks 84A, 84B are horizontally located in each layer, 84C and 84D, etc.

Отдельные блоки имеют разную длину и форму, но их объем и поперечное сечение каналов, как правило, величины одного порядка. Конечные блоки каждого горизонтального слоя соединены с блоками, расположенными выше или ниже с помощью соответствующих каналов Р, Q, R и т.д., причем частью стенки такого канала может быть часть стенки устройства.Individual blocks have different lengths and shapes, but their volume and cross-section of channels, as a rule, are of the same order of magnitude. The end blocks of each horizontal layer are connected to blocks located higher or lower using the corresponding channels P, Q, R, etc., moreover, part of the wall of such a channel may be part of the wall of the device.

Каналы Р, Q, R и т.д. являются внутренними. Аналогично, каналы для перемещения между соседними блоками, отмеченные только в качестве примера как X, Y, Z для слоя 90, являются внутренними и имеют форму, описанную ранее в отношении фиг. 1 и 2.Channels P, Q, R, etc. are internal. Similarly, the channels for moving between adjacent blocks, marked only as an example as X, Y, Z for layer 90, are internal and have the form described previously in relation to FIG. 1 and 2.

Смеситель-отстойник 80 имеет отверстие 100 для текучей среды, подсоединенное к блоку 94А в самом верхнем слое 94, и отверстие 102 для текучей среды, подсоединенное к блоку 84А в самом нижнем слое 84.The mixer-settler 80 has a fluid hole 100 connected to the block 94A in the uppermost layer 94, and a fluid hole 102 connected to the block 84A in the lowermost layer 84.

В смесителе-отстойнике согласно изобретению каждый блок, как уже отмечалось, может содержать герметичную камеру. Таким образом, перемещение текучей среды между соседними блоками может осуществляться только при подаче извне давления и не зависит от действия силы тяжести.In the mixer-settler according to the invention, each unit, as already noted, may contain a sealed chamber. Thus, the movement of the fluid between adjacent blocks can be carried out only when external pressure is applied and does not depend on the action of gravity.

Устройство работает циклично с периодами смешивания, отстаивания и перемещения в каждом рабочем цикле.The device operates cyclically with periods of mixing, settling and moving in each working cycle.

Смешивание внутри каждого блока происходит за счет турбулентных завихрений, создаваемых обеспечиваемым источником 50 давления высоким расходом текучей среды, поступающей через подающий конец для смешивания, и одновременно высоким расходом текучей среды при ее перемещении от блока к блоку в направлении подающего конца для перемещения. Каждый канал направляет вниз струю текучей среды через соответствующий соседний расположенный ниже по потоку блок и создает сильную турбулентность текучей среды в этом блоке. Во время фазы смешивания плотные и легкие текучие среды перемещаются от блока к блоку в направлении от подающего конца для смешивания к подающему концу для перемещения. Плотная текучая среда не перемещается между блоками в любой момент, за исключением фазы смешивания.The mixing inside each block occurs due to turbulent eddies created by the high pressure flow rate provided by the pressure source 50, which flows through the feed end for mixing, and at the same time, the high flow rate of the fluid when it moves from block to block in the direction of the feed end for movement. Each channel directs a stream of fluid down through a corresponding adjacent block located downstream and creates strong turbulence of the fluid in this block. During the mixing phase, dense and light fluids move from block to block in the direction from the feed end for mixing to the feed end for movement. Dense fluid does not move between blocks at any time, with the exception of the mixing phase.

Отстаивание плотной текучей среды в каждом блоке происходит во время периода отстаивания рабочего цикла, когда входящие и выходящие из устройства потоки останавливаются.The dense fluid settling in each block occurs during the settling period of the duty cycle, when the flows entering and leaving the device stop.

Перемещение легкой текучей среды от блока к блоку в направлении от подающего конца для перемещения к подающему концу для смешивания происходит во время периода перемещения рабочего цикла, так что перемещение легкой текучей среды во время перемешивания является по существу обратным, и перемещается дополнительный объем легкой текучей среды с получением чистого потока легкой текучей среды за рабочий цикл в направлении подающего конца для смешивания. Таким образом, система смесителя-отстойника, представленная в изобретении, имеет по одному отсеку на область реализации стадии, в котором обеспечивают смешивание и отстаивание в разное время на протяжении рабочего цикла. Смешивание осуществляют благодаря струйной подачи текучей среды и обеспечению потока в одном направлении от одной области реализации стадии к другой. Таким образом, смешивание требует только одного источника давления, которое подается извне на один из концов устройства.The movement of the light fluid from block to block in the direction from the supply end to move to the supply end for mixing occurs during the period of movement of the duty cycle, so that the movement of light fluid during mixing is essentially the opposite, and the additional volume of light fluid moves with obtaining a clean stream of light fluid per working cycle in the direction of the feed end for mixing. Thus, the mixer-settler system of the invention has one compartment per area of the stage in which mixing and settling at different times during the operating cycle are provided. Mixing is carried out thanks to the jet supply of fluid and the flow in one direction from one area of the stage to another. Thus, mixing requires only one pressure source, which is supplied externally to one of the ends of the device.

В системе, описанной в изобретении, отстаивание происходит не непрерывно, а представляет собой составляющий процесс, являющийся частью полного рабочего цикла. Таким образом, обеспечено то, что рабочие стадии включают в себя несколько физических областей реализации стадий (т.е. необязательно только одну область реализации стадий), что позволяет динамично регулировать область отстаивания на каждой рабочей стадии с учетом количества рабочих стадий в колонке. Кроме того, перемещение потоков текучих сред может быть осуществлено путем подачи давления извне в различные периоды времени, чтобы обеспечить значительную гибкость процесса, не зависящую от силы тяжести.In the system described in the invention, the sedimentation does not occur continuously, but is a constituent process, which is part of the full working cycle. Thus, it is ensured that the working stages include several physical areas for the implementation of the stages (i.e., not necessarily only one area for the implementation of the stages), which allows you to dynamically adjust the area of sedimentation at each working stage, taking into account the number of working stages in the column. In addition, the movement of fluid flows can be carried out by applying pressure from the outside at different periods of time, to provide significant process flexibility, regardless of gravity.

Каналы, соединяющие верхние концы смежных областей реализации стадий, обеспечивают смешивание и перемещение текучей среды. По каналам перемещаются только легкие текучие среды между смежными областями реализации стадий, и перемещение может быть осуществлено с относительно высокими расходами и большими объемами без смешивания. Это важно в крупномасштабных системах. Смешивание осуществляется, как уже отмечалось, с помощью струйной подачи, обеспечиваемой во время процесса посредством одного внешнего источника давления. Таким образом, перемещение текучей среды по крайней мере между двумя соседними блоками используют для того, чтобы создать смешивание и, таким образом, устранить потребность в отдельном способе смешивания. Кроме этого, система, описанная в изобретении, применима к операциям с жидкими/твердыми веществами и позволяет эффективно обрабатывать уплотненные слои.The channels connecting the upper ends of adjacent areas of the implementation of the stages, provide mixing and movement of the fluid. Only light fluids between adjacent regions of the stages are moved through the channels, and the movement can be carried out with relatively high flows and large volumes without mixing. This is important in large-scale systems. Mixing is carried out, as already noted, using a jet feed provided during the process by means of one external pressure source. Thus, the movement of the fluid between at least two adjacent blocks is used to create mixing and thus eliminate the need for a separate mixing method. In addition, the system described in the invention is applicable to operations with liquid / solids and allows you to effectively process compacted layers.

Claims (5)

1. Способ функционирования смесителя-отстойника (10), содержащего набор горизонтально расположенных блоков (12, 14, 16), имеющий первый блок (12) и последний блок (16), причем каждый блок содержит соответствующую закрытую камеру, содержащую соответствующий выпускной клапан (26), а смеситель-отстойник также содержит соответствующие каналы (40, 42) для перемещения, которые расположены между смежными камерами (12, 14; 14, 16) и каждый из которых содержит входное отверстие (40A), выходящее к верхней области (12A) расположенного выше по потоку блока (12) и имеющее сужающуюся форму с уменьшением площади поперечного сечения в направлении от входного отверстия (40A) к выходному отверстию (12B), расположенному в верхней области (14A) расположенного ниже по потоку блока (14) под углом, так что обеспечена возможность протекания текучей средой, выходящей из канала для перемещения, максимального расстояния в расположенном ниже по потоку блоке (14) с обеспечением максимальной турбулентности в текучей среде, имеющейся в камере расположенного ниже по потоку блока (14), а смеситель-отстойник также содержит подающий конец (46) для смешивания, содержащий входное отверстие (30) для текучей среды в первом блоке (12), источник (50) давления, соединенный с входным отверстием (30) для текучей среды, и подающий конец (48) для перемещения, содержащий отверстие (32) для текучей среды в последнем блоке (16), содержащее отверстие для легкой текучей среды и выходное отверстие для плотной текучей среды, а согласно способу этапы функционирования смесителя-отстойника (10) выполняют циклично с периодами смешивания, отстаивания и перемещения в каждом рабочем цикле, причем1. The method of operation of the mixer-sump (10), containing a set of horizontally arranged blocks (12, 14, 16), having a first block (12) and a last block (16), each block containing a corresponding closed chamber containing a corresponding exhaust valve ( 26), and the mixer-settler also contains corresponding channels (40, 42) for movement, which are located between adjacent chambers (12, 14; 14, 16) and each of which contains an inlet (40A) that extends to the upper region (12A ) of the upstream block (12) and having a narrowing a curable shape with a decrease in cross-sectional area in the direction from the inlet (40A) to the outlet (12B) located in the upper region (14A) of the downstream unit (14) at an angle, so that fluid flowing out of channel for movement, the maximum distance in the downstream block (14) with maximum turbulence in the fluid present in the chamber of the downstream block (14), and the mixer-settler also contains a feed end (46) For mixing, comprising a fluid inlet (30) in a first unit (12), a pressure source (50) connected to a fluid inlet (30), and a conveying end (48) for containing, containing a hole (32) for the fluid in the last block (16), containing a hole for light fluid and an outlet for dense fluid, and according to the method, the steps of the mixer-settler (10) are performed cyclically with periods of mixing, settling and moving in each working cycle, and (A) в период смешивания смешивание в каждом блоке обеспечивают турбулентными завихрениями, создаваемыми обеспеченным источником (50) давления высоким расходом текучей среды, входящей в подающий конец (46) для смешивания, и одновременно высоким расходом текучей среды, проходящей от блока к блоку в направлении подающего конца (48) для перемещения, так что обеспечено перемещение плотной и легкой текучих сред от блока к блоку в направлении от подающего конца (46) для смешивания к подающему концу (48) для перемещения;(A) during the mixing period, the mixing in each block is provided by turbulent turbulences created by the high pressure flow rate (50) provided by the pressure source (50) entering the supply end (46) for mixing, and at the same time, the high flow rate of the fluid flowing from the block to the block in the direction the supply end (48) to move, so that the dense and light fluids are transferred from block to block in the direction from the supply end (46) for mixing to the supply end (48) to move; (B) в период отстаивания отстаивание плотной текучей среды в каждом блоке обеспечивают, когда прекращен поток текучей среды в смеситель-отстойник (10) и из него;(B) during the settling period, sedimentation of the dense fluid in each block is ensured when the flow of fluid into and out of the mixer-settler (10) is stopped; (C) в период перемещения перемещение легкой текучей среды выполняют путем введения в смеситель-отстойник (10) на его подающем конце (46) для перемещения текучей среды с подходящим расходом от низкого до умеренного с обеспечением потока текучей среды в направлении подающего конца (48) для смешивания и с перемещением легкой текучей среды в смесителе-отстойнике (10) только от блока к блоку.(C) during the period of movement, the movement of light fluid is carried out by introducing into the mixer-sump (10) at its supply end (46) to move the fluid with a suitable flow rate from low to moderate, providing a flow of fluid in the direction of the supply end (48) for mixing and with the movement of light fluid in the mixer-sump (10) only from block to block. 2. Способ по п. 1, в соответствии с которым в период перемещения перемещение легкой текучей среды обращают и перемещают дополнительный объем легкой текучей среды с получением чистого потока легкой текучей среды в направлении подающего конца для смешивания.2. The method of claim 1, wherein, during the moving period, the movement of the light fluid is reversed and the additional volume of the light fluid is moved to produce a clean stream of the light fluid in the direction of the feed end for mixing.
RU2015121333A 2012-12-03 2013-06-07 Jet mixer-settler RU2619695C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ZA201209107 2012-12-03
ZA2012/09107 2012-12-03
PCT/ZA2013/000040 WO2014089582A1 (en) 2012-12-03 2013-06-07 Jet-based mixer settler

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015121333A RU2015121333A (en) 2017-01-13
RU2619695C2 true RU2619695C2 (en) 2017-05-17

Family

ID=49083814

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015121333A RU2619695C2 (en) 2012-12-03 2013-06-07 Jet mixer-settler

Country Status (5)

Country Link
AU (1) AU2013354960B2 (en)
CA (1) CA2893766C (en)
RU (1) RU2619695C2 (en)
WO (1) WO2014089582A1 (en)
ZA (1) ZA201503977B (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109589839B (en) * 2018-12-04 2021-08-27 佛山科学技术学院 Novel laboratory drum-type mixer

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2091709A (en) * 1935-04-10 1937-08-31 Lummus Co Countercurrent contact apparatus
US2900308A (en) * 1956-04-11 1959-08-18 Phillips Petroleum Co Solvent extraction apparatus
SU131355A1 (en) * 1959-05-11 1959-11-30 Р.Э. Коткас Horizontal multistage countercurrent extractor type mixer-settler
SU381362A1 (en) * 1970-11-16 1973-05-22 VERTICAL MULTI-STAGE MIXER-DRAWER> &; - ram ?? Dt: ^? T1; (M? Hsh * '^ W
SU599820A1 (en) * 1975-06-18 1978-03-30 Предприятие П/Я В-2679 Multistage mixing-setting extractor

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB190754A (en) * 1921-08-23 1922-12-27 Arthur Brookhouse Foster Process of treating hydrocarbon oils and tars
US2168875A (en) * 1937-07-08 1939-08-08 Socony Vacuum Oil Co Inc Method of treating oils
US2629654A (en) * 1946-11-09 1953-02-24 Shell Dev Method and apparatus for contacting fluids

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2091709A (en) * 1935-04-10 1937-08-31 Lummus Co Countercurrent contact apparatus
US2900308A (en) * 1956-04-11 1959-08-18 Phillips Petroleum Co Solvent extraction apparatus
SU131355A1 (en) * 1959-05-11 1959-11-30 Р.Э. Коткас Horizontal multistage countercurrent extractor type mixer-settler
SU381362A1 (en) * 1970-11-16 1973-05-22 VERTICAL MULTI-STAGE MIXER-DRAWER> &; - ram ?? Dt: ^? T1; (M? Hsh * '^ W
SU599820A1 (en) * 1975-06-18 1978-03-30 Предприятие П/Я В-2679 Multistage mixing-setting extractor

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015121333A (en) 2017-01-13
CA2893766A1 (en) 2014-06-12
AU2013354960B2 (en) 2017-08-10
AU2013354960A1 (en) 2015-07-02
ZA201503977B (en) 2016-03-30
WO2014089582A1 (en) 2014-06-12
CA2893766C (en) 2018-01-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2641926C2 (en) Gas flotation tank
WO2015146611A1 (en) Intermittent bubble generation device
US11414328B2 (en) Water treating equipment providing coalescence and flotation within a single vessel
CN106139638A (en) A kind of extraction equipment and extracting process
CN102512848A (en) Large phase ratio liquid-liquid two-phase continuous extraction apparatus
RU2619695C2 (en) Jet mixer-settler
JP4166590B2 (en) Double emulsion microcapsule generator
CN116234618B (en) Liquid-liquid extraction device
CN103657164A (en) S-shaped settling pond
RU156526U1 (en) INSTALLATION FOR MIXING LIQUIDS IN TANKS
RU75589U1 (en) STATIC INJECT MIXER
CN114053973A (en) Microchannel reaction structure and microchannel reactor
CN102124984B (en) Large-size ornamental fish tank
RU146361U1 (en) MIXING AND SUSTAINING EXTRACTOR
CA2835789A1 (en) Intermittent fluid pump and method
JP6508629B2 (en) Fine bubble generator
KR101758209B1 (en) Mixing apparatus of Liquid-Liquid
CN110384948A (en) A kind of continuous extraction apparatus
RU119253U1 (en) THREE PHASE NOZZLE EXTRACTOR
CN217148790U (en) Oil-water separator
AU2013255986A1 (en) Mixer settler column
RU2359743C1 (en) Method and device for mixing fluids
RU176188U1 (en) JET MIXER FOR RESERVOIRS
CN106552444B (en) A kind of T-type biliquid phase-separating device and its application method
KR20200091708A (en) High Efficiency Fluid Mixing or Reaction device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180608