Центробежный экстрактор

(54)(5 по авт сО СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН(71) Казанский ордена ТрудовогоКрасного Знамени химикотехнологкий институт им. С.И.Кирова(56) Авторское свидетельство ССВ 873514, кл. В 01 0 11/04, 198 в 4 В 01 В 11/04 7) ЦЕНТРОБЕЖНсв. В 8735щ и й е я тем, чтсификации процессарасширения областидое сопло диспергива снабжено цилинджестко соединеннойонным преобразоватвых колебаний.О ЫЙ ЭКСТРАКТОР 4, отличаюо, с целью интенэкстракции иприменения, кажующего устройстической вставкой, с магнитострикцилем ультразвуко61319 2 55 1 10Изобретение относится к аппаратамхимической технологии и предназначено для проведения процессов контакти.ронания н си теме жидкость-жидкость,а более конкретно, для обработки загрязненных систем, высоковязких жидкостей и жидкостей с большим межфазным натяжением,По основному авт. сн. В 873514 из.нестен центробежный экстрактор,включающий корпусвнутри которогоразмещен ротор, разделенный сплошыйй перегородками на ряд ступеней,каждая из которых снабжена диспергирующим устройством, состоящим изсоосно расположенных сопла и диффузора, каждые из которых выполненыв виде конических элементов, коаксиально расположенных относительно другдруга, одноименные основания которыхнаправлены в противоположные стороны,и магнитострикционным преобразователем ультразвуковых колебаний, жестко соединенным со стенкой диффузора.Недостатком такого экстрактора является легкая засоряемость сопла инжектора, что не позволяет его исполь"зовать для обработки загрязненных систем, содержащих взвешенные твердыечастицы или другие включения органического или неорганического происхождения.Кроме того, он не обеспечивает достаточной интенсивности проце".са экстракции при обработке высоковяэкихжидкостей и жидкостей с большиммежфазным натяжением вследствие недостаточно развитой поверхиости,контакта фаз, что обусловливается:- невысокой степенью первичногодиспергирования.В известном экстракторе собственной энергии вытекающей изсопла струи жидкости недостаточнодля распада ее на мелкие капли:она распадается в виде глобул; конгломератов, капель, отдельных коло ний и т.п.;- разовым воздействием ультразвукового поля на обрабатываемыежидкости.Целью изобретения является интенсификация процесса экстракции ирасширение области применения.Для достижения поставленной целив центробежном экстракторе каждоесопло диспергирующего устройстваснабжено цилиндрической вставкой,жестко соединенной с магнитострик 5 10 5 20 25 30 35 40 45 50 ционным преобразователем ультразвуковых колебаний. Благодаря этому струя жидкости при выходе изсопла инжектора подвергается воздействию упругих колебаний ультразнуко.ного диапазона частот, в результате чего интенсифицируется процессраспада струи жидкости на капли,Кроме того, ультразвуковые волны,оказывая возмущающее (разрушающее)действие на взвешенные твердые частицы и другие включения, предотвращают воэможность осаждения последних на стенки сопел диспергирующегоустройства - "очищают" их,На чертеже представлен продольньп разрез ротора экстрактора в однотупенчатом выполнении.Ротор центробежного экстракторасостоит из корпуса 1, разделенногоперегородками 2 и 3 на камеры 4, 5,6, первые две из которых служат дляподачи соответственно легкой и тяжелой фаз, а последняя являетсясенарационной.Во внутренней полости ротораразмещено диспергирующее устройство 7, состоящее из кругового сопла 8,образованного коническими элементами 9 и 10, между которыми установлена цилиндрическая вставка 11,диффузора 12, образованного внутренними 13 и внешними 1.4 коническимиэлементами, Цилиндрическая вставка 11 и внутренний конический элемент 13 диффузора жестко соединеныс магнитострикционным преобразователем ультразвуковых колебаний 15,установленным на валу ротора 16.Кроме того, зкстрактор имеетустройства 17 ввода и вывода 18 жидкостей. Последний содержит камеры 19 и 20, снабженные черпающимитрубками 21 и 22 для отбора соответ.ственно легкой и тяжелой фаз.Экстрактор работает следующимобразом.Тяжелая (дисперсная) фаза подается в приемный стакан 23 устройст. -ва 17 ввода и по переточным трубкам 24 поступает в камеру 5, гдесобирается в виде кольцевого слоянад устьем сопла и под действием центробежного гидростатического давления, создаваемого этим слоем,вытекает в виде двух кольцевыхструй н смесительную камеру диспергирующего устройства, диффузор 12.Прн своем движении через полость1061319 3сопла она подвергается интенсивному воздействию ультразвукового полн, вызываемому радиальными колебаниями цилиндрической вставки 11, что приводит к потере устойчивости, и на выходе из сопла эта жидкость распадается на капли с образованием развитой поверхности.Легкая жидкость самотеком поступает непосредственно во внутреннюю полость экстрактора, в камеру 4, откуда она потоком дисперсной фазы транспортируется (инжектируется) в полость диффузора.Смесь жидкостей, заключенная в объеме диффузора, подвергается интенсивной ультразвуковой обработке, обусловленной колебаниями с ультразвуковой частотой внутреннего конического элемента 3 диффузора 12. Возникающие при этом такие явления, как кавитация, звуковой ветер, звуковое давление вызывают интенсивное дробление дисперсной фазы (вторичное диспергирование), в результате чего резко возрастает поверхность межфазного контакта, интенсифицируется процесс экстракции в целом. Далее смесь этих жидкостей (эмульсия) выбрасывается в сепарационную камеру 6, где они разделяются отстаиванием.Вывод тяжелой и легкой фаз из аппарата осуществляется соответственно черпающими трубками 22 и 2 1.Так как процесс инжекции представляет собой процесс увлечения каплями и струйками дисперсной фазы (рабочей жидкости) частиц .сплошной (дисперсионной) среды, то инжектирующая способность этой жидкости определяется степенью диспергирования.В предлагаемом экстракторе благодаря установке внутрь сопла цилиндрической вставки, колеблющейся с ультразвуковой частотой, по сравнению с известным (основное изобретение) достигается интенсификация процесса распада диспергирующей жидкости с образованием развитой поверхности этой фазы (рабочей жидкости), что позволяет повысить коэффициент инжекции, а, следовательно, и производительность аппарата по инжектируемой жидкости.Как показывает практика эмульгирования высоковязких жидкостей и жикостей с большим межфазным натяжением (т.е. систем, диспергирование.которых связано с большой затратой энергии), получение их высокодисперсных эмульсий требуетмногократного диспергирования(редиспергирования), т.е. обработкиуказанных жидкостей в несколько ста"дий (этапов),Известный экстрактор, имея толькоодну зону (полость диффузора) упьтразвукового воздействия на обрабатываемые жидкости, не обеспечиваетполучения "за один прием" высокодисперсной эмульсии. (Следуетотметить, что эффект воздействияультразвукового поля на обрабатываемые жидкости в этой зоне будет темсильнее, чем "диспергированнее" -с меньшим характерным средним диаметром капель будет поступать сюдадисперсная фаза).Изобретение обеспечивает интенсивный распад диспергируемой жидкости непосредственно на выходе ее изсопла диспергирующего устройства(первый этап ультразвукового воздействия) с образованием развитой поверхности этой жидкости, что, в своюочередь, обусловливает интенсификацию дробления ее (редиспергирование) во второй контактной зоне,в зоне диффузора (второй этап ультразвуковой обработки).Кроме того, изобретение позволиТприменять центробежные экстракторыс инжекционными контактными устрой 35 ствами (используя эффект ультразвуковой очистки сопла от осадка), например, для обработки загрязненныхсистем, содержащих взвешенные твер 40дые частицы или другие включенияорганического или неорганическогопроисхождения:- в урановой промьппленности дляизвлечения металлов;45- в коксохимической промышленности при очистке сточных вод;- в химико-фармацевтическойпромышленности в производстве антибиотиков;- в химической промышленности при50проведении процессов жидкостнойэкстракции, осложненных химическойреакцией, сопровождающейся выделением осадка.В настоящее время в промышленнос 55 ти для работы с загрязненными системами и обработки высоковязких жидкостей и жидкостей с большим межфазнымнатяжением (т.е. жидкостей, для дис,Редактор П.Горькова Техред Т.Тулнк Корректор С,Черни Заказ 796/3 Тираж 663 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб , д. 4/5Филиал ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектная, 4 пергирования которых требуются боль.Эшие затраты энергии) используютсяаппараты типа Подбильняк"Недостатком этих экстракторовявляется легкая засоряемость, т.е.невозможность работать с загрязненными жидкостями. В таких аппаратахудаление твердых частиц и другихвключений, осаждающихся на поверхностях контактных элементов (цилиндров), производится, как правило,при периодических (частых) остановках экстрактора и частичной илиполной его разборке, что приводитк повышению расходов на эксплуатацию и. уменьшению сроков межремонтного обслуживания,Кроме того, эти аппараты при обработке жидкостей с большой энергией распада не обеспечивают достаточной интенсификации процесса экст"ракции, так как они работают в малоэффективном режиме взаимодействияфаз-струйном.Изобретение дает возможность: 1 О - обрабатывать загрязненные системы при непрерывной работе экстрак.тора, что, в свою очередь, позволитрезко сократить расходы на ремонти обслуживание аппарата;15 - интенсифицировать процесс массообмена за счет создания в аппарате высокоэффективного режима взаимодействия фаз.