Вихревой экстрактор

(19)1) 4(51) В 01 0 11/04 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ лопаточный з фар сунками, бок для вв авихритель, патр взаимодействующийся ния эффектив. да и вывтлич щих фаз,тем, что,ности пут целью, увеличе утилизации эн трактор снабже ьном валу соо рбиной, размещ насосом, разме также отстойни абочей полрстьюен с отстойни ком, а выход с коллект ом ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРпо делАм изов етений и ОтнРытий АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 1. Авторское свидетельство СССРИф 356506, кл, В 01 О 11/04, 1981.2. Авторское свидетельство СССРУ 560630, кл. В 01 0 11/04, 1975.(54) (57) ВИХРЕВОЙ ЭКСТРАКТОР, содержащий корпус и направляющий конус, образующие рабочую полость, коллектор с потока, эксна вертикалдиальной туполости, икорпуса, аным под рнасоса. соедин ергии вихревого н установленными сно корпусу раенной в рабочей щенным снаружи ком, расположен, при этом входИзобретение относится к массообменным аппаратам и может использоваться в техно. логических линиях химической промышленности, где реализуется процесс экстракциИ.Известен вихревой аппарат, состоящий из 5 корпуса, патрубков для подвода и отвода материальных потоков, направляющего кону. са и лопаточного завихрителя. В основу прин. пипа работы этих аппаратов положено фор. чирование капельно-зернистой структуры ди О спергируемой фазы в сплошной путем наложения центробежных сил, действующих в обратном направлении по сравнению с гидродинамическими силами 111.Для развития достаточной центробежной силы необходим большой перепад давления. В противном случае не будут достигнуты окружные скорости, обеспечивающие работу аппарата. Энергия вихревого потока в дальнейшем используется для отделения капель 20 дисперсной фазы из сплошной. На этот процесс затрачивается незначительная часть энергии и из аппарата выходит еще закрученный поток, что указывает на значительные потери энергии и повышает гидравлическое сопротивление на выходе и в трубопроводах.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобре. тению является вихревой аппарат, состоящий из патрубков для подвода и отвода материальных потоков, коллектора с форсунками, лолаточного завихрителя, направляющего конуса н корпуса, образующих рабочую полость 121.В известном аппарате энергия вихревого потока затраченная на его раскрутку, используется не полностью и закрученный выходящий лоток создает повышенное гидравлическое сопротивление на выходе из аппарата и в трубопроводах.Кроме того, высокая скорость фаз но аппарату ограничивает их время пребывания в нем, что снижает эффективность его в работе,Цепь изобретения - увеличение эффектив.4 ности экстрактора путем утилизации энергии вихревого потока.Поставленная цель достигается тем, что вихревой экстрактор, содержащий корпус и направляющий конус, образующие рабо чую полость, коллектор с форсунками, лопаточный завихритель, патрубки для ввода и вывода взаимодействующих фаз, снабжен ус. тановленными на вертикальном валу соосно корпусу радиальной турбиной, размещенной 55 в рабочей полости, и насосом, размещенным снаружи корпуса, а также отстойником, расположенным под рабочей полостью, при этом вход насоса соединен с отстойником,а выход - с коллектором,Для обеспечения работы аппарата экстра.гент должен иметь массовую плотностьбольшую, чем исчерпываемая фаза.На фиг. 1 изображен вихревой экстрактор, общий вид; на фиг. 2 - разрез А - Ана фиг. 1.Вихревой экстрактор содержит корпус 1с патрубками для подвода 2, 3 и отвода4, 5 материальных потоков. Внутри корпу.са находится направляющий конус 6, лола.точный завихритель 7 и радиальная турбина 8, закрепленная на валу насоса 9. Распределение тяжелой фазы осуществляетсячерез коллектор 10, имеющий форсунки 11.Между корпусом и направляющим корпусомрасположена рабочая полость 12.Вихревой экстрактор работает следующимобразом.В патрубок 2 подают исчерпываемую фа.зу, которая, распределяясь по сечению меж;ду корпусом и направляющим конусом 6,поступает в раздаточную камеру 13. Одновременно в патрубок 3 подают экстрагент,который через коллектор 10 и форсунки11 также поступает в раздаточную, камеру13 (массовая плотность экстрагента выше,чем у исчерпываемой фазы). Из раздаточной камеры исчерпываемая фаза, содержа.щая капли экстрагента, попадает в радиальный лопаточный завихритель 7, в которомдисперсная среда разгоняется, приобретаяпомимо радиальной скорости большую тангенциальную составляющую. В рабочей по.лости 12 дисперсная среда раскручиваетсяза счет срабатывания некоторого перепададавления на лопаточном завихрителе 7, а массы экстрагента центробежными силами отбрасываются назад к лопаточному завихрителю, но под действием гидродинамическихсил сопротивления возвращаются в рабочуюполость. В результате устанавливается такойрежим движения дисперсной среды (несущая среда с дисперсной фазой в виде капель),когда, массы останавливаются в своем радиальном движении и совершают только вращательное, В результате формируется плотный капельно-зернистый слой экстрагента,через который профильтровывается исчерпываемая фаза, В этот момент происходит интенсивный массообмен, поскольку возникаетбольшая скорость несущей среды относительно дисперсной фазы, что вызывает коалесценцию, дробление капель и сильную турбулизацию потока и как следствие быструю смену поверхности контакта фаз. Вращаясь врабочей полости, капли под действием силтяжести оседают вниз, прекращают движение17 Л-Д Составитель А. МироновТехред М.Надь Корректор А. Обручар Редактор А. Козориз Заказ 365/7 Тираж 659 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3 11408 и скапливаются в отстойнике 14. Образующийся рафинат из рабочей полости в закрученном состоянии поступает на радиальную турбину 8 и, отдавая кинетическую энергию вращательного движения, раскручивает ее. Развиваемая турбиной мощность потребляется насосом 9, который перекачивает экстракт иэ отстойника 14 в коллектор 10, обра. зуя рецикл. По мере насыщения экстрагента экстрагируемым веществом частьэкстрак та отводится через патрубок 4, Слабо закрученный рафинат после радиальной турбины 8 покидает экстрактор через патрубок 5. В предлагаемой конструкции вихревого экстрактора избыток энергии потока срабатывается на радиальной турбине, а полезная работа турбины используется на вращение насоса, который перекачивает частично отработанный экстрагент из отстойника в коллектор, образуя рецикл, при котором время пребывания фаз в аппарате увеличива тся, а значит, увеличивается и его эффективность. Срабатывание энергии потока на радиальной турбине утилизирует энергию, затраченную на формирование устойчивого контактного зернистого слоя, в котором реализуется массообмен.