Аппарат для проведения массообменных процессов

(45) Дата опубликования описаиии 05,04,78 Кй.01 Э 3/3001 е 1 РО сударстеенный коинтетоавта Мнннстроа СССРоо делам нзооретеннйи открытий. Н. Яуемчух льру Львовсхийи Калутвский рдена Ленина цолитехничесвий институтфилиал Всесоюзного научно исследовательскогоктного института галургии ли(54 АППА РА ПРОВЕДЕНИЯ МАССОО НН 1 н 1 ПРОЦЕСС 0 арате подаетс водится, поэтому скоается от периферии ана, достигая максиыходе из барабана иводит не к витанию аю фильтрации жил. частиц, если скорость ыносу твердои фазы Изобретение относится к технике массообменных процессов между твердой и жидкой фазами и может быть применено в горнорудной, химической, энергетической, пищевой и смежных с ними отраслях промышленности.Для проведения массообменных процессов З в поле центробежных сил известен аппарат, состоящий из перфорированного ротора и различных устройств для подачи и вывода реагентов, в котором интенсификация процесса идет за счет увеличения скорости фильтрации жидкого реагента под действием центробежной силы через слой твердой фазы (1). Недостатком такого аппарата является то, что при ведении процесса массообмена в фильтрующем слое в процессе участвует не вся поверхность твердых частиц, так как частицы в мес З тах контакта друг с другом не отмываются жидким реагентом.Известен также центробежный аппарат, в котором создано витание твердых частиц под действием жидкости 2. Он представляет собой герметический неподвижный кожух с расположеьным внутри вращающимся решетчатым барабаном (ротором), который установлен в подшипниковых узлах на полых цапфах. Решетчатый барабан выполнен полой цилиндрической емкостью, к днищам которой кре 2пятся полые цапфы, а цилиндрическая обечайка представляет собой сито. Ввод и вывод суспензии осуществляется через полые цапфы решетчатого барабана, а растворяющая жидкость подается во внутреннюю полость герметического кожуха через специальный штуцер.Данный аппарат имеет ряд недостатков, которые значительно влияют на эффективность ведения массообменного процесса в центробежном режиме. Например, жидкость для создания питания твердых частиц подается через отверстия обечайки вращающегося барабана, поэтому в местах входа жидкости в отверстия решетчатого барабана возникают большие мест. ные сопротивления, преодоление которых тре. бует больших затрат энергии для создания необходимого давления жидкости на входе в аппарат. Жидкость в таком ап большем сечении, чем вы рость жидкости увеличив к центру вращения бараб мального значения на в (в полых цапфах), что пр твердых частиц, а к случ кости через слой твердых жидкости мала, либо к виэ аппарата, если скорость жидкости обеспечивает равновесие частиц на периферии барабана под действием центробежных и гидро- динамических сил,Для создания режима витания частицдаже при незначительной центробежной силе необходим большой расход растворяющей жидкос.ти, которая. должна выводиться через полую цапфу аппарата. Для уменьшения выноса твердой фазы иэ аппарата скорость движения жидкости через цапфу должна быть малой, а значит размеры цапфы - большими. Увеличение размеров цапфы усложняет подшипниковые и особенно сальниковые узлы, так как из-за больших местных потерь на сите барабана давление в кожухе аппарата велико и может дости.гать значения десятков атмосфер.,,Целью изобретения является разработка конструкции аппарата для проведения массообменных процессов в поле центробежных сил, которая обеспечивала бы эффективный процесс массообмена и устойчивь 1 й режим витания твердых частиц при значениях расхода жидкого реагента на входе в аппарат не больше величины, необходимой для осуществления только массообмена.Это достигается тем, что аппарат для проведения процесса массообмен 1 содержит несколько сужающихся к периферии рабочих камер, жестко связанных с ротором и сообщающихся с-внутренпей полостью последнего не.посредственно широкими торцами, узкие торцы сообщаются с ротором посредством циркуляционных трубопроводов; между местами соединения рабочих камер и циркуляционных трубопроводов с ротором в его полой части установлен винтовой насос для создания циркуляционного потока жидкости внутри самого аппарата, атакже для ввода и вывода продуктов; необходимый режим массообменного процесса подбирается путем изменения числа оборотов как ротора, так и винтового насоса.Ведение процесса массообмена в отдельных камерах имеет то преимущество, что вращательное движение частиц относительно оси ротора создается не потоком вращающейся жидкости, а непосредственно стенками расши.ряющихся камер, при этом угловые скорости .,движения камеры ичастиц равны. Расширение камеры от периферии к центру вращения при . подаче жидкого реагента в ее узкую часть со скоростью, достаточной для уравновешивания частиц, обесйечивает получение, больших скоростей потока жидкого реагента на большем радиусе вращения, т.е, при больших значениях центробежной силы, и наоборот, Это способствует устойчивому режиму витания твердых частиц по всей длине рабочих камер. Скорость потока жидкого реагента на выходе из рабочих камер в этом случае минимальная, т, е.возможносгь выноса твердой фазы из рабочих камер в полость ротора значительно уменьшается, что увеличивает эффективность массообмена,Циркуляция в пределах аппарата потока жидкости, необходимого для создания режима витания твердых частиц в рабочих камерах аппарата, осуществляемая винтовым насосом, совмеценным с ротором, способствует уменьшению расхода продуктов через полые валы, т. е. количество жидкости, поступающей в аппарат, можно уменьшить до величины, необходимой для проведения только процесса массообмена,На чертеже изображен предложенный аппарат,Он содержит ротор 1, на котором крепятсясужающиеся к периферии камеры 2 и циркуляционные трубопроводы 3. В качестве формы рабочей камеры в данном аппарате выбран усеченный конус. Ротор аппарата установлен в подшипниковых узлах 4 и приводится во вращательное движение шкивом 5. Для создания циркуляции жидкого реагента служит винтовой насос 6, который вращается в подшипниках 7 с помощью шкива 8. Герметичность вывода ва.ла насоса 6 из ротора 1 обеспечивается сальниковым узлом 9, Ввод и вывод продуктов в аппарат производится через сальниковые узлы 10 и 11 и полые валы винтового насоса и ротора аппарата. Циркуляционный поток жидкого реагента создается путем захвата его винтовым насосом в зоне 12 всасывания и передвижения в зону 13 нагнетания, где он разделяется на два потока. Для регулирования расходов реагентов через аппарат служит кран 14.Работает аппарат следующим образом, Смесь реагентов с содержанием жидкойфазы, необходимой только для процесса массообмена, из трубопровода через сальниковый М узел 10 и полый вал насоса б засасываетсяв ротор аппарата 1, где твердая фаза под действием центробежной силы разделяется, и в полость конической рабочей камеры 2. Режим витания твердой фазы в рабочих камерах 2 осуществляется путем подачи жидкого реагента по циркуляционным трубопроводам 3 ев узкую часть конических камер, Под действием потока жидкого реагента частицы витают по всему объему рабочей камеры до тех пор, пока их диаметр не станет равен диаметру, 45 для которого значение гидродинамической силы в самой широкой части рабочей камеры больше значения центробежной силы. В этом случае частицы выносятся потоком жидкости в зону 12 всасывания циркуляционного насоса 6, откуда последним подаются в камеру 13 нагнетания и через полый вал ротора 1 выводятся из аппарата. Расход жидкого реагента через рабочие камеры, необходимый для обеспечения режима витания твердых частицобеспечивается изменением числа оборотов вала циркуляционного насоса б до соответствуюшего значения. Необходимая величина центробежной силы и соответственно необходимый гидродинамический режим устанавливают путем изменения количества оборотов ротора аппарата. Расход реагентов регулируют краном 14на выходе иэ аппарата.603398 ель А Гоноруговая КорректоПодписи Состав ехред О. ираж 96 Н. Тунина Редактор Е. СкляревскаЗаказ 9578 мнтета Сонета,Ъетений и открылРа нккая нагУж город, ул. 11 И И 11 ни уларственного к го делам изобМосква, Ж.З 111 1 атеит,4 1ганн,1 1:1 ГФилиал 11 р Возможно выполнение аппарата, котороеобеспечивает проведение процесса массообмена при температуре выше температур окружающей среды, Для этого на циркуляционныхтрубопроводах устанавливаются электрическиеподогреватели, Температура ведения процессаподдерживается в заданных пределах путемрегулирования напряжения на подогревателях.Возможно применение аппарата для проведения массообменных процессов в центробежном поле между двумя несмешивающимися 1 Ежидкостями с разными плотностями. При этомболее тяжелая жидкость будет вести себя аналогично твердой фазе,Предложенная конструкция аппарата дляпроведения массообменных процессов в полецентробежных сил имеет следующие преимущества: в результате применения раздельныхрабочих камер обеспечивается полное соответствие угловых скоростей ротора аппаратаугловым скоростям твердых частиц, что значительно уменьшает расход энергии, выполнение рабочих камер в виде конусов и установкаих таким образом, что узкая часть рабочейкамеры находится дальше от центра вращения,чем широкая, обеспечивает устойчивый режимвитания твердых частиц по всей длине рабочейкамеры. Жблагодаря созданию рециркуляции жидкогореагента в самом аппарате значительно уменьшаются размеры полых валов, что дает возможность упростить подшипниковые и особенно сальниковые узлы, увеличить производительность аппарата, уменьшить затраты энергииза счет уменьшения потерь ее в сальниковыхузлах, Объединение ротора массообменного аппарата с винтовым насосом в один узел позооляет использовать один и тот же насос для создания режима ожижения твердой фазы и питания. аппарата; применение отдельных цир.куляционных трубопроводов для каждой ра.бочей камеры дает возможность значительно уменьшить местные сопротивления при пода.че жидкого реагента в рабочие камеры, а значит уменьшить эпергозатраты.Проверка конструкции аппарата и ее рабг тоспособности проведена в лабораторных ус ловиях для избирательного растворения галита из галито-лангбейнитового остатка. Производительность опытного образца 30 кг/час по твердой фазе.Формула изобретенияАппарат для проведения массообменных процессов в поле центробежных сил и в режиме псевдоожижения твердых частиц жид.костью, содержащий ротор и устройства для ввода и вывода продуктов, отличаюи 1 ийся тем, что, с целью увели 1 еиня ффетивности про.цесса массообмеиа и создания устойчивого режима псевдоожижения, аппарат снабжен установ,ненными на роторе, сужающимся к периферии камерами, жестко связанными с ним широким торцом со стороны ввода суспенэии, при этом узкие торцы камер снабжены циркуляционными трубопроводами, сообгцакицимися с ротором, и снабжен винтовым насосом, установленным в полой части ротора между каме.рами и трубопроводами.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: