RU2816905C1 - Centrifugal extractor - Google Patents
Centrifugal extractor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2816905C1 RU2816905C1 RU2022135420A RU2022135420A RU2816905C1 RU 2816905 C1 RU2816905 C1 RU 2816905C1 RU 2022135420 A RU2022135420 A RU 2022135420A RU 2022135420 A RU2022135420 A RU 2022135420A RU 2816905 C1 RU2816905 C1 RU 2816905C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- extractor
- housing
- light
- parts
- distributor
- Prior art date
Links
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 22
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 13
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims description 9
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 5
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 claims description 4
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 4
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 claims description 4
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 claims description 4
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 3
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims description 3
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 3
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 8
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 7
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 239000002360 explosive Substances 0.000 abstract description 2
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 abstract description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 abstract description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 47
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000005501 phase interface Effects 0.000 description 2
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 2
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 1
- 229920006169 Perfluoroelastomer Polymers 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical compound [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000012224 working solution Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области конструирования центробежных экстракторов для системы жидкость-жидкость для применения, преимущественно, в химической, радиохимической, нефтехимической, гидрометаллургической, фармацевтической отраслях промышленности для очистки и разделения трудно-разделяемых, агрессивных, радиоактивных, токсичных, взрывоопасных, пожароопасных и других вредных для здоровья человека и окружающей среды жидкостей.The invention relates to the design of centrifugal extractors for a liquid-liquid system for use primarily in the chemical, radiochemical, petrochemical, hydrometallurgical, pharmaceutical industries for the purification and separation of difficult-to-separate, aggressive, radioactive, toxic, explosive, fire-hazardous and other harmful substances. human health and environmental fluids.
Экстракторы из нержавеющих или титановых сплавов имеют ограниченную коррозионную стойкость в отношении растворов соляной или плавиковой кислот, характерных для использования при разделении редкоземельных металлов. При работе при температурах +5-100°С наибольшую стойкость к растворам кислот, которые являются компонентом кислых рабочих растворов, имеют полимерные материалы, такие как полиэтилен, полипропилен, фторопласт, полиэфирэфиркетон и некоторые другие, и композитные материалы.Extractors made of stainless or titanium alloys have limited corrosion resistance to hydrochloric or hydrofluoric acid solutions typical for use in the separation of rare earth metals. When working at temperatures of +5-100°C, polymer materials such as polyethylene, polypropylene, fluoroplastic, polyetheretherketone and some others, and composite materials have the greatest resistance to acid solutions, which are a component of acidic working solutions.
Известен малогабаритный многоступенчатый центробежный экстрактор, приведенный в статье Кузнецова Г.И. в сборнике «Центробежные экстракторы», ЦЭНТРЭК, П.А.К.А. под ред. Кузнецова Г.И., Москва: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2000, с. 214., включающий корпус с размещенными в нем вращающимися секциями. Вращение секций осуществляется через редуктор электродвигателя, погруженный в ванну с промышленным маслом. Внутри каждой секции происходит смешение жидкостей, их разделение и вывод фаз из секции. Раздельный вывод фаз из секции осуществляется через статичный распределитель, установленный внутри секции. Соединительные трубки распределителя служат для передачи жидкости между секциями. Рабочая зона электродвигателя отделена от зоны экстрактора герметичной перегородкой, что защищает электродвигатель от попадания на него агрессивных жидкостей. В данном экстракторе применены нержавеющие подшипники, в качестве основного конструкционного материала использована хромникелевая сталь, в качестве прокладочного материала - полиэтилен.A small-sized multi-stage centrifugal extractor is known, given in the article by Kuznetsov G.I. in the collection “Centrifugal extractors”, TsENTREK, P.A.K.A. edited by Kuznetsova G.I., Moscow: RKhTU im. DI. Mendeleeva, 2000, p. 214., including a housing with rotating sections placed in it. The sections rotate through an electric motor gearbox immersed in a bath of industrial oil. Inside each section, liquids are mixed, separated, and phases are removed from the section. Separate phase output from the section is carried out through a static distributor installed inside the section. The distributor connecting tubes serve to transfer fluid between sections. The working area of the electric motor is separated from the extractor area by a sealed partition, which protects the electric motor from contact with aggressive liquids. This extractor uses stainless bearings, chromium-nickel steel as the main structural material, and polyethylene as the gasket material.
Главным недостатком данного центробежного экстрактора является сложность конструкции и отсутствие исполнения из химически-стойких полимерных материалов, что не позволяет использовать такой аппарат с растворами, содержащими, например, соляную или плавиковую кислоты, широко используемые при разделении редкоземельных элементов.The main disadvantage of this centrifugal extractor is the complexity of the design and the lack of construction from chemically resistant polymer materials, which does not allow the use of such a device with solutions containing, for example, hydrochloric or hydrofluoric acids, which are widely used in the separation of rare earth elements.
Известен центробежный экстрактор по патенту РФ на изобретение №2670234, МПК B01D 11/04, опубл. 19.10.2018 г., содержащий корпус с камерой смешивания с мешалкой, камерой разделения в виде ротора, лопастным транспортным устройством, приводом.A centrifugal extractor is known according to RF patent for invention No. 2670234, IPC B01D 11/04, publ. 10/19/2018, containing a housing with a mixing chamber with a stirrer, a separation chamber in the form of a rotor, a paddle transport device, and a drive.
Камера смешивания снабжена патрубками ввода и отвода легкой и тяжелой фаз соответственно. Камера разделения оснащена насадкой из гофрированной сетки, уложенной слоями в противофазе гофр, причем высота насадки составляет 1/4-2/3 высоты камеры разделения. В верхней части камеры разделения размещен стабилизатор скорости тяжелой фазы в форме цилиндра. Регулирование работы экстрактора осуществляется за счет замены вкручивающихся трубок вывода легкой фазы, которые по существу выполняют функцию гидрозатвора. Заявленный технический результат от использования данного экстрактора - увеличение его производительности при уменьшении взаимного эмульсионного уноса фаз.The mixing chamber is equipped with inlet and outlet pipes for light and heavy phases, respectively. The separation chamber is equipped with a nozzle made of corrugated mesh, laid in layers in antiphase corrugations, and the height of the nozzle is 1/4-2/3 of the height of the separation chamber. In the upper part of the separation chamber there is a heavy phase velocity stabilizer in the shape of a cylinder. The operation of the extractor is regulated by replacing the screw-in tubes for the light phase output, which essentially perform the function of a water seal. The declared technical result from the use of this extractor is an increase in its productivity while reducing mutual emulsion entrainment of phases.
Основым недостатком данного центробежного экстрактора является, как и в предыдущем аналоге, его недостаточная коррозионная стойкость к химически активным жидкостям, что сужает область его применения, например, в химической, радиохимической, нефтехимической и гидрометаллургической отраслях.The main disadvantage of this centrifugal extractor is, as in the previous analogue, its insufficient corrosion resistance to chemically active liquids, which narrows its scope of application, for example, in the chemical, radiochemical, petrochemical and hydrometallurgical industries.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к предложенному является центробежный экстрактор по патенту РФ на изобретение №2566137, МПК B01D 11/04, опубл. 20.10.2015 г., принятый за прототип, содержащий привод, подшипниковую опору, корпус со смесительной камерой и камерами вывода легкой и тяжелой фаз перерабатываемой жидкой среды, ротор с камерой разделения, транспортирующим устройством, трубками для вывода легкой фазы, гидрозатвором с каналами для отвода тяжелой фазы. Все детали, контактирующие с перерабатываемой средой, изготовлены из химически-стойких полимерных материалов, при этом имеется жесткая связь между валом привода и ротором. Крутящий момент от вала двигателя передается на нагруженные и силовые полимерные детали изделия, по меньшей мере, через один металлический разгружающий элемент, распределяющий нагрузку по объему полимерной детали. Крышка корпуса, которая является базой для крепления двигателя, также имеет силовой и разгружающий элемент в виде металлического фланца, соединенного с упомянутой крышкой винтовым соединением. При этом все металлические детали экстрактора и заэкстракторное пространство изолированы от агрессивных компонентов перерабатываемой жидкой среды комплексом лабиринтных уплотнений.The closest in technical essence and achieved technical result to the proposed one is the centrifugal extractor according to the RF patent for invention No. 2566137, IPC B01D 11/04, publ. 10/20/2015, adopted as a prototype, containing a drive, a bearing support, a housing with a mixing chamber and chambers for the removal of light and heavy phases of the processed liquid medium, a rotor with a separation chamber, a transport device, tubes for the removal of the light phase, a water seal with channels for drainage heavy phase. All parts in contact with the processed environment are made of chemically resistant polymer materials, and there is a rigid connection between the drive shaft and the rotor. Torque from the motor shaft is transmitted to the loaded and power polymer parts of the product through at least one metal unloading element that distributes the load throughout the volume of the polymer part. The housing cover, which is the base for mounting the engine, also has a power and relief element in the form of a metal flange connected to the said cover with a screw connection. At the same time, all metal parts of the extractor and the space behind the extractor are isolated from the aggressive components of the processed liquid medium by a complex of labyrinth seals.
Техническим результатом является повышение герметичности аппарата при одновременном повышении коррозионной стойкости его деталей к перерабатываемой жидкой среде.The technical result is to increase the tightness of the apparatus while simultaneously increasing the corrosion resistance of its parts to the processed liquid medium.
К недостаткам конструкции данного экстрактора можно отнести высокие требования к точности изготовления деталей для исключения биения между валом привода и ротором камеры разделения для достижения требуемых показателей по взаимному уносу органической и водной фазы в камере разделения. Особенно это усугубляется при маштабировании конструкции экстрактора для увеличения производительности с увеличением диаметра ротора камеры разделения (более 125 мм). Кроме того, можно отметить недостаточную защиту электродвигателя от паров перерабатываемых сред, а также относительно большие габаритные размеры при равных производительностях центробежных экстракторов.The disadvantages of the design of this extractor include high requirements for the precision of manufacturing parts to eliminate runout between the drive shaft and the rotor of the separation chamber in order to achieve the required indicators for the mutual entrainment of the organic and aqueous phases in the separation chamber. This is especially aggravated when scaling the extractor design to increase productivity with increasing diameter of the separation chamber rotor (more than 125 mm). In addition, one can note the insufficient protection of the electric motor from vapors of the processed media, as well as the relatively large overall dimensions with equal performance of centrifugal extractors.
Изобретение решает задачу создания центробежного экстрактора, конструкция которого обеспечивает работу с жидкостями, имеющими незначительную разность в плотностях легкой и тяжелой фаз в камере расслаивания. При этом в полимерном исполнении такой экстрактор более универсален по коррозионной стойкости и может работать со всеми органическими и неорганическими кислотами в диапазоне температур 0-100°С. Конструктивно двигатель экстрактора расположен снизу, что исключает его прямой контакт с агрессивной парогазовой смесью. Меньшие габариты центробежного аппарата повышают его эффективность за счет использования меньших объемов экстракционной смеси и, как следствие, более быстрого получения готовой продукции при организации многоступенчатого производственного процесса.The invention solves the problem of creating a centrifugal extractor, the design of which ensures operation with liquids that have a slight difference in the densities of the light and heavy phases in the separation chamber. Moreover, in a polymer version, such an extractor is more universal in terms of corrosion resistance and can work with all organic and inorganic acids in the temperature range 0-100°C. Structurally, the extractor motor is located at the bottom, which eliminates its direct contact with the aggressive vapor-gas mixture. The smaller dimensions of the centrifugal apparatus increase its efficiency due to the use of smaller volumes of the extraction mixture and, as a result, faster production of finished products when organizing a multi-stage production process.
Техническим результатом от использования заявленного изобретения является расширение функциональных возможностей экстрактора за счет возможности работы с жидкостями, имеющими незначительную разность в плотностях легкой и тяжелой фаз в камере расслаивания, при одновременном повышении коррозионной стойкости его деталей к перерабатываемой жидкой среде, повышение защиты электродвигателя от агрессивной парогазовой смеси и уменьшение габаритных характеристик центробежного экстрактора.The technical result from the use of the claimed invention is the expansion of the functionality of the extractor due to the ability to work with liquids that have a slight difference in the densities of the light and heavy phases in the separation chamber, while simultaneously increasing the corrosion resistance of its parts to the processed liquid medium, increasing the protection of the electric motor from an aggressive vapor-gas mixture and reducing the overall characteristics of the centrifugal extractor.
Технический результат достигается в заявленном экстракторе, содержащем вращающийся корпус, с перегородками, разделяющими его на смеситель, гидрозатвор, камеру расслаивания, камеры отбора легкой и отбора тяжелой фаз, неподвижного распределителя с мешалкой с каналом для ввода исходных жидкостей и трубками для отбора легкой и тяжелой фазы, при этом корпус имеет кольцевые уплотнения в местах крепления с крышкой и камерой смешивания, а распределитель и крышка оснащены для отбоя парогазовой смеси лабиринтным уплотнением. Все детали, контактирующие с перерабатываемой средой изготовлены из химически-стойких полимерных материалов. Электродвигатель установлен внизу корпуса экстрактора и подключен к нему через металлический нагруженный элемент (переходную муфту), распределяющий нагрузку по объему полимерной детали корпуса, что исключает попадание агрессивной парогазовой смеси внутрь двигателя.The technical result is achieved in the claimed extractor, containing a rotating housing, with partitions dividing it into a mixer, a water seal, a separation chamber, a chamber for the selection of light and selection of heavy phases, a stationary distributor with a stirrer with a channel for introducing initial liquids and tubes for the selection of light and heavy phases , while the housing has ring seals at the points of attachment with the lid and mixing chamber, and the distributor and the lid are equipped with a labyrinth seal for the release of the vapor-gas mixture. All parts in contact with the processed environment are made of chemically resistant polymer materials. The electric motor is installed at the bottom of the extractor housing and connected to it through a metal loaded element (transition coupling), which distributes the load throughout the volume of the polymer part of the housing, which prevents the entry of an aggressive vapor-gas mixture into the engine.
Кроме того, распределитель экстрактора выполнен в виде единого элемента с образованием трех каналов, не сообщающихся друг с другом и подключенных к соответствующим трубкам ввода, отбора и вывода фаз, а мешалка установлена на распределителе с помощью резьбового соединения, соединена с центральным каналом распределителя и снабжена в нижней части элементами, предназначенными для перемешивания фаз при вращении ротора.In addition, the extractor distributor is made in the form of a single element with the formation of three channels that do not communicate with each other and are connected to the corresponding phase input, selection and output tubes, and the mixer is installed on the distributor using a threaded connection, connected to the central channel of the distributor and equipped with the lower part with elements designed to mix phases when the rotor rotates.
Кроме того, крепление корпуса с крышкой и металлическим разгружающим элементом выполнено в виде болтовых соединений, при этом вал электропривода соединен с упомянутым металлическим разгружающим элементом винтовым соединением через ввертные резьбовые втулки. Герметичность корпуса в месте соединения с крышкой обеспечивается кольцевым уплотнением, а в верхней части крышка корпуса оснащена лабиринтным уплотнением, расположенным в месте ее сопряжения с неподвижным распределителем.In addition, the fastening of the housing with the cover and the metal unloading element is made in the form of bolted connections, while the electric drive shaft is connected to the mentioned metal unloading element by a screw connection through screw-in threaded bushings. The tightness of the housing at the junction with the cover is ensured by an o-ring seal, and in the upper part the housing cover is equipped with a labyrinth seal located at its interface with the fixed distributor.
В качестве полимерных, коррозионно-инертных материалов используется полиэтилен, или полипропилена, или фторопласт, или полиамид, или поликарбонат, или полистирол, или полиэфирэфиркетон.Polyethylene, or polypropylene, or fluoroplastic, or polyamide, or polycarbonate, or polystyrene, or polyetheretherketone are used as polymeric, corrosion-inert materials.
Изобретение поясняется чертежами, на которых показаны: на фиг. 1 - заявленный центробежный экстрактор (общий вид); на фиг. 2 - то же, вид сбоку, в разрезе; на фиг. 3 - конструкция крышки с лабиринтным уплотнением (в разрезе).The invention is illustrated by drawings, which show: FIG. 1 - claimed centrifugal extractor (general view); in fig. 2 - the same, side view, in section; in fig. 3 - design of the cover with a labyrinth seal (sectional view).
На представленных чертежах схематично изображен заявленный центробежный экстрактор с видом спереди (фиг. 1) и сбоку в разрезе (фиг. 2), который содержит вращающийся корпус 1, включающий верхнюю 2 и нижнюю 3 части, установленный на металлический нагруженный элемент 4, который любым известным способом подключается к валу электропривода, размещенного снизу устройства (на чертежах не показан), и неподвижный распределитель 5. Корпус 1 включает горизонтальные перегородки 6, 7 и крышку 8 и вертикальные перегородки 9 с расположенной между ними камерой. Тем самым, благодаря этим перегородкам, образуются камера смешения 10, камера разделения 11, камера отбора легкой 12 и тяжелой 13 фазы. Таким образом, корпус 1 вместе с горизонтальными 6, 7 и вертикальными 9 перегородками, крышкой 8, камерами отбора легкой 12 и тяжелой 13 фазы представляет собой составной элемент, являющийся ротором, который вращается благодаря плотному соединению с металлическим нагруженным элементом 4. Функция ротора состоит в смешении и разделении фаз и вывод разделенных фаз в отборные камеры. При этом горизонтальная перегородка 7, представляющая собой гидрозатвор (далее гидрозатвор 7) предназначена для регулирования работы ротора в различном диапазоне соотношений легкой и тяжелой фазы.The presented drawings schematically depict the claimed centrifugal extractor with a front view (Fig. 1) and a side sectional view (Fig. 2), which contains a rotating housing 1, including the upper 2 and lower 3 parts, mounted on a metal loaded element 4, which is any known method is connected to the shaft of the electric drive located at the bottom of the device (not shown in the drawings), and a fixed distributor 5. Housing 1 includes horizontal partitions 6, 7 and a cover 8 and vertical partitions 9 with a chamber located between them. Thus, thanks to these partitions, a mixing chamber 10, a separation chamber 11, a chamber for selecting the light 12 and heavy 13 phases are formed. Thus, the housing 1, together with the horizontal 6, 7 and vertical 9 partitions, the cover 8, the light 12 and heavy 13 phase selection chambers, is a composite element, which is a rotor, which rotates due to a tight connection with the metal loaded element 4. The function of the rotor is to mixing and separation of phases and removal of separated phases into selection chambers. In this case, the horizontal partition 7, which is a water seal (hereinafter referred to as the water seal 7), is designed to regulate the operation of the rotor in a different range of light and heavy phase ratios.
Принцип действия гидрозатвора 7 заключается в следующем. Под действием центробежных сил от вращающегося ротора в вертикальной плоскости в камере разделения 11 образуется граница раздела легкой и тяжелой фаз. Радиус ее образования регулируется с помощью гидрозатвора, который осуществляет предотвращение перетекания тяжелой фазы до тех пор, пока в роторе не образуется такое давление со стороны как легкой, так и тяжелой фазы, чтобы преодолеть обратное давление столба жидкости от гидрозатвора 7, после чего тяжелая фаза перетекает в камеру 13 отбора тяжелой фазы. Таким образом, гидрозатвор 7 заявленного экстрактора является элементом, обеспечивающим требуемый радиус границы раздела фаз при изменении соотношения плотностей легкой и тяжелой фазы в силу изменения давлений, оказываемых фазами.The principle of operation of the water seal 7 is as follows. Under the action of centrifugal forces from a rotating rotor in a vertical plane, a boundary between the light and heavy phases is formed in the separation chamber 11. The radius of its formation is regulated using a water seal, which prevents the overflow of the heavy phase until such pressure is generated in the rotor from both the light and heavy phases as to overcome the back pressure of the liquid column from the water seal 7, after which the heavy phase flows into chamber 13 for heavy phase selection. Thus, the water seal 7 of the claimed extractor is an element that provides the required radius of the phase interface when the ratio of densities of the light and heavy phases changes due to changes in the pressures exerted by the phases.
Как уже упоминалось, внутри корпуса 1 установлен неподвижный (статичный) распределитель 5, в нижней части которого закреплена мешалка 14. Основной функцией распределителя 5 является введение и выведение из экстрактора каждой фазы, которые попадают сначала в камеру смешения 10, а затем после разделения в камере 11 фазы поступают в соответствующие камеру легкой 12 и тяжелой 13 фазы. Крепление распределителя 5 осуществляется за счет фланца, выполненного из двух половинок 15 и 16, скрепленных между собой болтами 17.As already mentioned, a fixed (static) distributor 5 is installed inside the housing 1, in the lower part of which a stirrer 14 is fixed. The main function of the distributor 5 is the introduction and removal from the extractor of each phase, which first enters the mixing chamber 10, and then after separation in the chamber The 11 phases enter the corresponding chambers of the light 12 and heavy 13 phases. The distributor 5 is fastened using a flange made of two halves 15 and 16, fastened together with bolts 17.
Распределитель 5 выполнен с тремя каналами (как показано на фиг. 2): центральный канал 18, канал 19 между центральной и средней трубкой для вывода легкой фазы и внешняя трубка с каналом 20 для вывода тяжелой фазы. Между этими каналами никакой связи нет, они полностью герметичны и подсоединены к соответствующим трубкам ввода, отбора и вывода. Распределитель изготавливается либо с помощью аддитивных технологий методом 3D-печати, либо классическими способами механической обработки из отдельных элементов (трубок), например, с последующим температурным спаиванием между собой.The distributor 5 is made with three channels (as shown in Fig. 2): a central channel 18, a channel 19 between the central and middle tube for removing the light phase, and an outer tube with channel 20 for removing the heavy phase. There is no connection between these channels; they are completely sealed and connected to the corresponding input, extraction and output tubes. The distributor is manufactured either using additive technologies using 3D printing, or using classical methods of mechanical processing from individual elements (tubes), for example, followed by temperature soldering together.
Мешалка 14 конструктивно является съемным элементом и установлена на распределителе 5, например, с помощью резьбового соединения, или, при необходимости, припаивается при установке к распределителю 5. При этом мешалка 14 соединена с центральным каналом 18 распределителя 5 для ввода фаз в камеру смешения 10, а элемент 21, размещенные в нижней части мешалки 14, предназначены для перемешивания фаз при вращении ротора.The stirrer 14 is structurally a removable element and is installed on the distributor 5, for example, using a threaded connection, or, if necessary, is soldered during installation to the distributor 5. In this case, the stirrer 14 is connected to the central channel 18 of the distributor 5 for introducing phases into the mixing chamber 10, and element 21, located in the lower part of the mixer 14, is designed to mix the phases when the rotor rotates.
Через трубки 22 и 23, припаянные к трубке с центральным каналом 18, проходящим внутри распределителя 5, осуществляется ввод легкой и тяжелой фазы (исходных жидкостей), соответственно, которые далее по каналу в мешалке 14 попадают в камеру смешения 10. Вывод легкой и тяжелой фазы осуществляется за пределы верхней части корпуса 1 под действием центробежной силы из соответствующих камер 12 и 13 через отборные трубки 24 и 25 и далее через каналы 19 и 20 в распределителе 5 фазы выводятся через трубки 26 и 27.Through tubes 22 and 23, soldered to a tube with a central channel 18 passing inside the distributor 5, the light and heavy phases (source liquids) are introduced, respectively, which then through the channel in the mixer 14 enter the mixing chamber 10. The light and heavy phases are output carried out beyond the upper part of the housing 1 under the action of centrifugal force from the corresponding chambers 12 and 13 through sampling tubes 24 and 25 and then through channels 19 and 20 in the distributor 5 phases are discharged through tubes 26 and 27.
Корпус 1 в принципе может быть выполнен цельным, однако в целях технологического удобства сборки в заявленном экстракторе он выполнен из верхней и нижней частей 2 и 3, соответственно, стянутых между собой с помощью колец 28 и 29, скрепленных болтами 30. В варианте исполнения верхняя и нижняя части корпуса 1 могут быть соединены воедино, например, температурным спаиванием между собой.The body 1, in principle, can be made in one piece, however, for the sake of technological ease of assembly in the claimed extractor, it is made of the upper and lower parts 2 and 3, respectively, tightened together using rings 28 and 29, fastened with bolts 30. In the embodiment, the upper and The lower parts of the housing 1 can be connected together, for example, by temperature soldering to each other.
Для обеспечения герметичности между верхней и нижней частями корпуса 1, а также между корпусом 1 и крышкой 8 используются кольцевые прокладки 31 и 32, соответственно, причем в конструкции корпуса имеются посадочные места для этих прокладок, а сопрягаемые детали в собранном виде уплотняют прокладки и герметизируют соединение.To ensure tightness between the upper and lower parts of the housing 1, as well as between the housing 1 and the cover 8, ring gaskets 31 and 32 are used, respectively, and the housing design has seats for these gaskets, and the mating parts, when assembled, seal the gaskets and seal the connection .
Крепления верхней 2 и нижней 3 части корпуса 1 с крышкой 8 и металлически нагруженным элементом 4, соответственно, осуществляются с помощью болтов 33 и 34 через стяжки 35 и 36, соответственно, установленные в корпусе 1.Fastenings of the upper 2 and lower 3 parts of the housing 1 with the cover 8 and the metal-loaded element 4, respectively, are carried out using bolts 33 and 34 through couplers 35 and 36, respectively, installed in the housing 1.
В верхней части крышка 8 корпуса 1 в месте сопряжения с распределителем 5 оснащена лабиринтным уплотнением 37, как показано на фиг. 3, для препятствия уносу легколетучих парогазовых смесей за пределы корпуса 1.In the upper part, the cover 8 of the housing 1 at the junction with the distributor 5 is equipped with a labyrinth seal 37, as shown in Fig. 3, to prevent the carryover of highly volatile vapor-gas mixtures outside the housing 1.
При этом все металлические детали экстрактора и заэкстракторное пространство изолированы от агрессивных компонентов перерабатываемой жидкой среды комплексом уплотнительных прокладок и лабиринтным уплотнением.At the same time, all metal parts of the extractor and the space behind the extractor are isolated from the aggressive components of the processed liquid medium by a set of sealing gaskets and a labyrinth seal.
Все элементы конструкции центробежного экстрактора, контактирующие с агрессивной средой, выполнены из полимерных материалов, таких как полиэтилен, полипропилен, фторопласт, полиамид, поликарбонат, полистирол, полиэфирэфиркетон и других, металлически нагруженные элементы - из нержавеющей стали, а уплотнительные прокладки - из стойких фторированных каучуков типа перфорированного каучука (FFKM).All structural elements of the centrifugal extractor in contact with an aggressive environment are made of polymer materials such as polyethylene, polypropylene, fluoroplastic, polyamide, polycarbonate, polystyrene, polyetheretherketone and others, metal-loaded elements are made of stainless steel, and sealing gaskets are made of resistant fluorinated rubbers type perforated rubber (FFKM).
Заявленный центробежный экстрактор работает следующим образом. Через патрубки 22 и 23 неподвижного распределителя 5, соединенные с проходящим внутри него центральным каналом 18, легкая и тяжелая фазы подаются в камеру смешения 10 вращающегося корпуса 1, установленного на металлически нагруженном элементе 4. Перемешивание фаз осуществляется мешалкой 14, при этом они диспергируются с образованием тонкой эмульсии. При вращении корпуса 1 эмульсия через отверстия в горизонтальной перегородке 6 последовательно переходит из камеры смешения 10 в камеру разделения 11.The claimed centrifugal extractor works as follows. Through pipes 22 and 23 of the stationary distributor 5, connected to the central channel 18 passing inside it, the light and heavy phases are fed into the mixing chamber 10 of the rotating housing 1 mounted on a metal-loaded element 4. The phases are mixed by a stirrer 14, and they are dispersed to form thin emulsion. When housing 1 rotates, the emulsion through holes in the horizontal partition 6 sequentially passes from the mixing chamber 10 to the separation chamber 11.
В камере разделения благодаря вращению корпуса 1 более тяжелая фаза за счет центробежных сил прижимается к стенкам верхней части 2 корпуса 1, а легкая фаза располагается ближе к его центру. Для образования устойчивой границы раздела расслаиваемых легкой и тяжелой фаз и предотвращения их дополнительного вращения относительно друг друга используются вертикальные перегородки 9. При этом регулировка границы раздела фаз осуществляется с помощью гидрозатвора 7.In the separation chamber, due to the rotation of housing 1, the heavier phase due to centrifugal forces is pressed against the walls of the upper part 2 of housing 1, and the light phase is located closer to its center. To form a stable interface between the stratified light and heavy phases and prevent their additional rotation relative to each other, vertical partitions 9 are used. In this case, the phase interface is adjusted using a water seal 7.
Далее более легкая фаза поступает в камеру отбора 12 легкой фазы, а тяжелая фаза через гидрозатвор 7 поступает в камеру отбора 13 тяжелой фазы, после чего под действием центробежных сил с помощью отборных трубок 24 и 25 легкая и тяжелая фазы, соответственно, по отдельным каналам 19 и 20 в распределителе 5 через трубки 26 и 27 выводятся из верхней части корпуса 1 центробежного экстрактора.Next, the lighter phase enters the light phase selection chamber 12, and the heavy phase through the water seal 7 enters the heavy phase selection chamber 13, after which, under the influence of centrifugal forces, using selection tubes 24 and 25, the light and heavy phases, respectively, through separate channels 19 and 20 in the distributor 5 through tubes 26 and 27 are removed from the upper part of the housing 1 of the centrifugal extractor.
Таким образом, благодаря использованию в конструкции полимерных материалов, а также композитных материалов на основе полимеров, в качестве материала для изготовления корпуса, крышки, распределителя и основания камеры смешения, обеспечивается универсальность применения заявленного центробежного экстрактора в различных областях промышленности за счет коррозионной стойкости его элементов и снижения стоимости их производства. А конструктивное расположение электродвигателя экстрактора снизу исключает его прямой контакт с агрессивной парогазовой смесью, обеспечивая тем самы его более эффективную защиту. При этом вся совокупность существенных признаков изобретения направлена на достижение ожидаемого технического результата - обеспечение применимости полимерных и композиционных полимерных материалов при изготовлении экстракторов промышленной серии за счет технических решений, позволяющих снизить напряжение в полимерном материале и повысить его конструкционную жесткость.Thus, due to the use of polymer materials in the design, as well as composite materials based on polymers, as a material for the manufacture of the body, cover, distributor and base of the mixing chamber, the versatility of the application of the claimed centrifugal extractor in various fields of industry is ensured due to the corrosion resistance of its elements and reducing the cost of their production. And the constructive location of the extractor electric motor at the bottom eliminates its direct contact with the aggressive vapor-gas mixture, thereby ensuring its more effective protection. Moreover, the entire set of essential features of the invention is aimed at achieving the expected technical result - ensuring the applicability of polymer and composite polymer materials in the manufacture of industrial series extractors through technical solutions that reduce stress in the polymer material and increase its structural rigidity.
Claims (9)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2816905C1 true RU2816905C1 (en) | 2024-04-08 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU583808A1 (en) * | 1975-09-25 | 1977-12-15 | Предприятие П/Я М-5881 | Centrifugal extractor |
| SU644502A2 (en) * | 1977-08-09 | 1979-01-30 | Предприятие П/Я М-5881 | Centrifugal extractor |
| RU96498U1 (en) * | 2010-02-15 | 2010-08-10 | Открытое акционерное общество "Свердловский научно-исследовательский институт химического машиностроения" (ОАО "СвердНИИхиммаш") | CENTRIFUGAL EXTRACTOR |
| RU150234U1 (en) * | 2014-09-15 | 2015-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "САГА-Сервис" | CENTRIFUGAL EXTRACTOR |
| RU2566137C2 (en) * | 2013-10-22 | 2015-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "САГА-Сервис" | Centrifugal extractor |
| RU2670234C2 (en) * | 2017-03-01 | 2018-10-19 | Акционерное общество "Сибирский химический комбинат" | Centrifugal extractor with device for demulsification |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU583808A1 (en) * | 1975-09-25 | 1977-12-15 | Предприятие П/Я М-5881 | Centrifugal extractor |
| SU644502A2 (en) * | 1977-08-09 | 1979-01-30 | Предприятие П/Я М-5881 | Centrifugal extractor |
| RU96498U1 (en) * | 2010-02-15 | 2010-08-10 | Открытое акционерное общество "Свердловский научно-исследовательский институт химического машиностроения" (ОАО "СвердНИИхиммаш") | CENTRIFUGAL EXTRACTOR |
| RU2566137C2 (en) * | 2013-10-22 | 2015-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "САГА-Сервис" | Centrifugal extractor |
| RU150234U1 (en) * | 2014-09-15 | 2015-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "САГА-Сервис" | CENTRIFUGAL EXTRACTOR |
| RU2670234C2 (en) * | 2017-03-01 | 2018-10-19 | Акционерное общество "Сибирский химический комбинат" | Centrifugal extractor with device for demulsification |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106536040B (en) | Multi-stage stirred reactor with reduced back-mixing | |
| RU84731U1 (en) | CENTRIFUGAL EXTRACTOR | |
| US11033874B2 (en) | Reaction chamber for a chemical reactor, and chemical reactor constructed therefrom | |
| HU206997B (en) | Filter-separator | |
| US10525378B2 (en) | Double shaft reactor/mixer and system including an end cap for a reactor/mixer and a discharge screw connector block | |
| KR102245937B1 (en) | Static internal, use of one or more static internal, agitated liquid-liquid contactor and use of an agitated liquid-liquid contactor | |
| GB2507487A (en) | Rotating flow reactor | |
| RU2816905C1 (en) | Centrifugal extractor | |
| EP1599724B1 (en) | Rotating device for centrifugal partition chromatograph | |
| Meikrantz et al. | A new annular centrifugal contactor for pharmaceutical processes | |
| CA2754717C (en) | A reactor or mixer unit | |
| RU2800097C1 (en) | Centrifugal extractor | |
| RU2393906C1 (en) | Centrifugal extractor | |
| RU173039U1 (en) | CENTRIFUGAL EXTRACTOR | |
| RU2308309C1 (en) | Rotary-annular extractor | |
| EP3687675A1 (en) | Improved mixer for flow systems | |
| RU2484877C1 (en) | Centrifugal fluid separator | |
| RU181136U1 (en) | Extraction plant | |
| RU175156U1 (en) | CENTRIFUGAL EXTRACTOR | |
| US20220395790A1 (en) | Liquid Polymer Dosing and Mixing Chamber & Pump | |
| RU2311970C2 (en) | Rotor apparatus | |
| CN212263232U (en) | Explosion-proof type reaction unit | |
| RU2566137C2 (en) | Centrifugal extractor | |
| RU2188697C1 (en) | Gas cleaning apparatus | |
| CN112138619A (en) | Reactor |