SU755289A1 - Роторно-дисковый экстрактор1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к области химического машиностроения, в част_:ности к"роторно-дисковым массообменным аппаратам для проведения эк•стракции в системе жидкость-жидкость^ применяемых в различных областях химической, нефтехимической, фармацевтической и других отраслей промышленности в процессах разделения реакционных смесей.

Известен роторно-дисковый экстрактор, представляющий собой вертикальный цилиндрический корпус, секционированный горизонтальными кольцевыми перегородками, и вал с диспергирующими дисками. Диспергирующие диски и кольцевые перегородки чередуются между собой.

Известный экстрактор обладает значительным продольным перемешиванием,, недостаточно развитой поверхностью контакта фаз, это ухудшает массообмен и вызывает дополнительные энергетические затраты.

• < *··-.- .

Целью изобретения является интенсификация процесса массопередачи .путем увеличения межфазной поверхности и снижения’ продольного перемешивания.

2

Для достижения этой цели в известном роторно-дисковом экстракторе, содержащем вертикальный цилиндрический корпус, секционированный неподвижными горизонтальными кольцевыми перегородками^ вал с жестко закрепленными на нем диспергирующими дисками постоянной геометрической формы диски выполнены в виде двухстороннего проволочного веерного пакета.

Верхние и нижние проволоки веерного пакета различны по длине.

Угол между верхними и нижними проволоками проволочного пакета может меняться до 90°.

Проволочные веерные пакеты изготовлены из различных по смачиваемой способности материалов.

На фиг. 1 изображен экстрактор, общий вид; на фиг. 2 - диспергирующий диск, набранный из гибких элементов.

Экстрактор состоит из цилиндрического вертикального корпуса 1 со статорными кольцами 2, верхней и нижней крышек 3 и 4, имеющих патрубки для подвода 5, 6 и отвода 7, 8 легкой и тяжелой фаз, соответственно. Вращающийся вал 5 установлен по оси ко3

755289

лонны и закреплен в нижней 10 и верх·¹ней 11 опорах. Диспергирующие диски выполнены из гибких элементов 12 (стальных, пластмассовых проволок). Гибкие элементы 12 набираются в пакеты на кольцах 13 и Зажимаются между втулками 14 с помощью концевых гаек 15.

Роторно-дисковый экстрактор работает следующим образом.'

Тяжелая фаза, например раствор нафтионата натрия с примесью нафтиламина, подается в роторно-дисковый экстрактор через штуцер 6} легкая фаза, например бензол, вводится через распределитель .5 и поднимается противоточно движению тяжелой фазы за счет разности плотностей. Тяжелая фаза отводитсА из экстрактора через штуцер 8, легкая - через штуцер 7..

Путем регулирования степени зажима веерных·проволочных пакетов концевыми гайками 15,.подтягивая или ослабляя их, меняют угол между верхним и нижним рядами пре волок 12 от 0 до 90°.

Проволоки 12 могут быть- из готовлены из различных материалов (металл, платмасса), верхние и нижние проволоки веерного пакета различны по длине, а также по смачиваемой способности материалов.

В каждой секции аппарата, образованной неподвижными кольцевыми перегородками 2, легкая и тяжелая фаза, смешиваются под действием вращения дисков. При этом происходит внедрение обеих фаз в просветы между гиб-кими элементами диспергирующих дисков. Здесь .легкая и тяжелая фазы дробятся,- смешиваются и под действием центробежных сил выбрасываются из веерных пакетов к стенке корпуса

1. Наряду с эффектом дробления фаз на проволоках происходит процесс слияния, коалесценции капель образующейся эмульсии. Таким образом, в объеме веерных пакетов происходит многократно повторяющийся процесс коаЛесценции-диспергирования частиц легкой и тяжелой'фаз, что ведет к увеличению межфазОвой поверхности и существенно повышает эффективность массопередачи.

Если система имеет малое отличие от плотности фаз, то для обеспечения эффективности работы перемешивающего устройства нужно увеличить просвет между проволоками 12, "облегчив" внедрение каждой из фаз в объем веерных пакетов. При этом наиболее эффективный.режим наблюдается при угле раствора между верхним и нижним рядами веерных пакетов до 90°. Дальнейшее увеличение угла раствора приводит к ухудшению турбулиЗации потоков фаз в каждой секции и ухудшает

переток легкой и тяжелой фаз в следующие секции.

Для часто встречающихся в промышленности легкоэмульгируемых трудносепарирующихся сред следует веерные пакеты собирать из проволок 12, изготовленных из различных материалов Один из_ них хорошо смачивается легкой фазой, второй - тяжелой. Собранные в комплексе такие разнородные проволоки способствуют тому, что на поверхности каждой из них происходит слияние , укрупнение.капель эмульсии соот* ветственной фа., з.

Кроме того, происходит движение смачивающей фазы в виде пленки по .проволокам. Эти факторы, позволяют, предотвратить образование устойчивой эмульсии и нарушение работы колонны.

В случае, когда одна из фаз органическая, обладает малым сродством к поверхности проволок гибких элементов, наблюдается эффект "запирания" просветов между проволоками. Поэтому поток легкой фазы в большей степени будет проскальзывать по поверхности диспергирующего диска, не внедряясь в пространство между проволоками. Чтобы избежать этого, проволоки 12 нижнего ряда нужно покрыть специальным·, покрытием, повышающим сродство к поверхности легкой фазы, или применить иной по смачиваем.ой способности материал для проволок нижнего ряда. В случае, если малым сродством к поверхности проволок 12 обладает тяжелая фаза, нужно заменить материал верхнего проволочного ряда.

Во всех рассмотренных случаях происходит снижение продольного перемешивания в сравнении с конструкцией со сплошными диспергирующими дисками. Это происходит в результате уменьшения ' неоднородности потока в ка.'кдой секции вследствие образования застойных зон и рециркуляции мелкодисперсной эмульсии.

' Снижение интенсивности продольного перемешивания приводит к увеличению степени массопередачи.

Предложенное устройство позволяет значительно интенсифицировать процесс массопередачи путем снижения сте пени продольного перемешивания и увеличения межфазовой поверхности при одновременном уменьшении энергозатрат на перемешивание и может быть использовано в широком диапазоне свойств обрабатываемых систем.

Лабораторные испытания образца роторно-дискового экстрактора диаметром 106 и высо'той 1400 мм при скорости вращения ротора 400500 об/мин показали, что на системе вода -бензойная кислота-керосин модель с проволочными веерными пакетами (материал -сталь 20, диа755289

метр проволоки 1,2 мм, диаметр пакета 72 мм) обеспечивает повышение степени экстракции в 1,7-1,9 раза при уменьшении величины крутящего момента на валу на 10-15% по сравнению с моделью известного экстрактора.

Claims (3)

1. Формула изобретения

   1. Роторно-дисковый экстрактор, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, секционированный горизонтальными кольцевыми перегородками, и вал с диспергирующими дисками, отличающийся тем,

   что, с целью интенсификации процесса массопередачи за счет увеличения меж фазовой поверхности и снижения продольного перемешивания, диспергирующие диски выполнены в виде двух5 стороннего проволочного веерного пакета.
2. 2. Роторно-дисковый экстрактор поп. 1, отличающийся тем, что верхние и нижние проволоки

   10 веерного пакета различны по длине.
3. 3. Роторно-дисковый экстрактор попп. 1 и 2, отличающийс я тем, что проволочные веерные пакеты выполнены из различных по

   и смачиваемой способности материалов.

   15

   12

   <раг.1