SU929144A1 - Центробежный экстрактор - Google Patents

Description

(54) ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ЭКСТРАКТОР

1

Изобретение относитс  к устройствам дл  осуществлени  процесса экстракции в системе жидкость - жидкость и может быть применено в различных отрасл х промышленности .

Известен центробежный аппарат дл  контактировани  жидкостей, содержащий кожух , ротор с насадкой, выполненной в виде конических тонкостенных элементов, расположенных соосно с некоторым зазором, и устройство ввода и вывода фаз 1.

К недостаткам данного аппарата относ тс  вторичные течени  легкой фазы (в объеме насадки, где конические тонкостенные элементы Обращены конусами к центру аппарата) с образованием вихрей, усиливающих продольное перемещивание в аппарате , что ведет к снижению интенсивности процесса массообмена.

Кроме того, дл  устойчивой работы аппарата необходимо поддерживать определенный слой т желой фазы в каждом коническом тонкостенном элементе на участке, обращенном конусом к периферии ротора, что затруднительно, так как по радиусу аппарата от центра к периферии ротора растет величина центробежной силы, действующей на фазы при их движении в насадочной части аппарата. Причем дл  каждого р да конических элементов действие этих сил будет направл тьс  в соответствии с местоположением этих элементов относительно центра ротора, т. е. будет измен тьс  по радиусу. Следовательно, будет мен тьс  толщина сло  т желой фазы дл  каждого элемента, что ведет к изменению режима истечени  фаз через щели, образованные коническими элементами. Если прин ть во внимание (а не учитывать это невозможно ) некоторые колебани  в системе подачи фаз в аппарат, обусловленные спецификой работы регул торов (контрольноизмерительных приборов), то станет  сно, насколько сложно обеспечить устойчивый гидродинамический режим как на каждом из конических элементов, так и в целом по аппарату.

Цель изобретени  - повыщение эффективности процесса за счет повыщени  степени массообмена.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что, в центробежном экстракторе, включающем кожух с расположенным в нем ротором с насадкой, состо щей из отдельных элементов , установленных с зазором относительно друг друга, устройства ввода и вывода фаз, элементы.насадки выполнены в виде расположенных по концентрическим окружност м шестигранников, геометрическа  ось которых параллельна оси ротора.

В предложенном устройстве сводитс  к минимуму продольное перемешивание, что ведет к интенсификации процесса массообмена .

Отпадает необходимость в создании и поддержании сло  т желой фазы определенной толщины на определенных участках насадочной зоны. Следовательно, создаютс  услови  устойчивой (стабильной) работы аппарата в целом.

Если в известном экстракторе контакт жидкостей в основном осуществл етс  в зоне , где конические элементы примыкают (с зазором) конусами друг к другу, то в предлагаемой конструкции аппарата зоной контакта  вл етс  все пространство, образованное призматическими телами при их установке с зазором. Следовательно,увеличивает с  длина зоны контакта фаз, врем  контакта фаз, что ведет к интенсификации процесса массообмена.

На фиг. 1 изображен экстрактор, общий вид, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - призматическое тело; на фиг. 4 и 5 - часть насадочной зоны, выполненной из призматических тел и показана гидродинамическа  картина движени  потоков фаз.

Центробежный экстрактор состоит из кожуха (не показан), ротора 1, верхнего диска 2 с камерами 3 и 4 сбора проконтактировавщих фаз соответственно легкой ит желой . В камеры введены не св занные с ними неподвижные напорные диски 5 и 6 дл  отвода жидкостей.

Сверху по оси ротора коаксиально расположены неподвижные патрубки 7-10. Патрубок 8 вплотную через уплотнительную шайбу И подходит к нижнему диску 12 ротора с выполненными в нем радиальными каналами 13.

Подвод легкой фазы в контактную зону аппарата осуществл етс  через распределитель 14. Подвод т желой фазы осуществл етс  из диспергирующего устройства 15. СепараЦи  т желой фазы осуществл етс  в зоне 16 сепарации, выполненной в виде диска 17 с выфрезированными каналами 18. Сепараци  легкой фазы осуществл етс  в зоне 19 сепарации.

Рабочее пространство ротора заполнено насадкой 20, выполненной в виде призматических тел 21, геометрическа  ось которых параллельна оси аппарата.

Призматические тела расположены таким образом, что одно ребро направлено к центру ротора, а противоположное ребро - по радиусу к периферии. Две противоположные грани призматических тел также расположены радиально. Призматические тела установленные в одном р ду (на одном радиусе) с зазором, образуют радиальные каналы 22; два соседних р да по радиусу

призматических тел, расположенных с зазором , образуют канал 23 под некоторым (60°) углом к радиусу аппарата.

Аппарат работает следующим образом. Т жела  (дисперсна ) фаза по межтрубному пространству патрубков 7 и 8 поступает в диспергирующее устройство 15, откуда под действием центробежной силы выбрасываетс  в виде капель в контактную зону аппарата, заполненную призматическими телами 21, установленными с зазором. Далее капли под действием центробежной силы движутс  по каналам 22 и 23 от центра к периферии ротора.

Достигнув главной поверхности уровн  раздела фаз, наход щегос  вблизи уровн  подвода легкой фазы в контактную зону

аппарата, капли дисперсной фазы коалесцнруют и далее в виде сплошного потока поступает в зону сепарации 16. Достигнув периферии ротора, т жела  фаза поступает в камеру 4 и с помощью напорного диска 6

по трубе выводитс  из аппарата.

Легка  фаза по неподвижному патрубку 8 и радиальным каналам 13 через распределитель 14 поступает в контактную зону аппарата вблизи главного уровн  раздела фаз и движетс  по каналам 22 противотоком

к дисперсной фазе от периферии к центру. Далее, пройд  зону 19 сепарации дл  легкой фазы, поступает в камеру 3, откуда по трубе выводитс  из аппарата.

При движении фаз по извилистым кайалам 22 и 23, образованных призматическими телами 21, установленными с зазором, создаютс  благопри тные услови  дл  интенсификации процесса массообмена.

Отсутствуют зоны засто , где, как правило , возникают вторичные течени , вихреобразование (фиг. 4), усиливающие продольное перемешивание и, следовательно, ведущие к снижению процесса массообмена. В извилистом канале сведены к минимуму услови  дл  вихреобразовани , так как дл  формировани  вторичных течений необходима определенна  прот женность участка канала, чтобы мог сформироватьс  вихрь.

Вихреобразованию преп тствует и соударение потоков на участках, где сход тс  0 два канала 23, а затем на некотором рассто нии происходит раздвоение потоков.

В местах соударени  потоков значительно интенсифицируетс  процесс массообмена за счет редиспергировани  и дроблени  капель, т. е. за счет многократного обновлени  поверхности массообмена.

На участках канала 22, расположенных параллельно радиусу аппарата скорость движени  капель резко возрастает. Двига сь с большими скорост ми, капли удар ютс  о ребра призматических тел, дроб тс , а затем на участке канала 23, расположенного под углом 60° к радиусу аппарата, частично сливаютс , образу  пленку. Двига сь к периферии ротора по наклонной поверхности призматического тела по каналам 23, пленка достигает участка канала, где два «наклонных канала 23 переход т в один «радиальный канал 22, срываетс  с «наклонных поверхностей, дроб сь на капли. А далее все снова повтор етс . Таким образом, на всем пути движени  т желой фазы от центра к периферии ротора происходит многократное редиспергирование и коалесценци  капель, т. е. многократное обновление поверхности массообмена , что ведет к интенсификации процесса массообмена. Проверка работоспособности предлагаемой конструкции на образце экстрактора диаметром 350 мм, насадочна  часть которого выполнена в виде призматических тел, ось которых параллельна оси аппарата показала , что эффективность массообмена увеличилась на 24-33% по Отношению к известной конструкции. Исследовани  провоS

fXX

/ 7 / .

Claims (1)

1. // /S 20 }3 / дились на системе керосин-фенол-вода (извлечение фенола из керосина водой) при объемном соотношении т желой фазы к легкой 3/1 и числе оборотов ротора N 1500 об/мин. Использование изобретени  позволит интенсифицировать процесс массообмена. Формула изобретени  Центробежный экстрактор, включающий кожух с расположенным в нем ротором с насадкой, состо щей из отдельных элементов , установленных с зазором относительно друг друга, устройства ввода и вывода фаз, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности процесса за счет повышени  степени массообмена, элементы насадки выполнены в виде расположенных по концентрическим окружност м шестигранников, геометрическа  ось которых параллельна оси ротора. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 240678, кл. В 01 D L1/04, 1968 (прототип ).

   X

   Фи&.З I VX / ( Фйг. N TF/ tecr -k I - У ЛК г Я о ъ J чJ 1Г Х т желой (разы